2023 年度

博士学位論文高速道路トンネルの維持管理の高度化に関する研究

指導教員

木村

金沢工業大学大学院
鈴木

定雄

教授

環境土木工学専攻俊雄

№ 1

論文の概要（甲） （和 文 ）（２,０００字程度）

金沢工業大学大学院 工学研究科 博士後期課程

鈴木 俊雄

氏名

専攻名

環境土木工学専攻

指導教員

木村 定雄

高速道路トンネルの維持管理の高度化に関する研究

論文題目（注）論文題目が外国語の場合は、日本語の訳文を（ ）を付して記入すること。

（論文概要）
山岳地帯を有する我が国において，高速道路のトンネルは重要なインフラ施設の一つであり，これを安全に運用していく必要がある．公共インフラ施設の安全性を社会に説明することが要請される現在では，道路機能のサービス水準と達成すべき性能項目を明文化し，継続して性能評価を行い，その状態に適した対策を講じていることを発信することが求められる．ここで，道路トンネルの建設(設計，施工)にあたっては，性能評価の考え方が広く認識され，それに基づく性能
評価や性能照査が実施されつつある．一方，維持管理段階の性能評価の考え方は未だ明確にされていない実情にある．
本論文は，高速道路トンネルを対象として，維持管理段階の性能評価手法を構築し，その手法を用いて特定すべき課題を抽出して，課題解決のための技術開発を実施するとともに，高速道路
トンネルの新たな維持管理手法を提案するものである．本論文は 6 章で構成されている．
第１章 序論わが国の道路トンネルは高度成長期における道路整備の進捗とトンネル技術の進歩とともに建
設が進み，
とりわけ，
高速道路トンネルの資産は，2019 年 3 月末時点で約 1,900 本，
総延長約 1,800kmに達している．2013 年の道路法改正等を受け，2014 年 7 月より，全ての道路管理者は 5 年ごとに
近接目視による定期点検が義務づけられている．高速道路トンネルにおいては点検，診断および措置の流れに従って，維持管理を実施してきているものの，性能評価に基づく評価体制は確立されていない．また，長期にわたる供用によって，煤や遊離石灰等の著しい汚れが覆工表面に付着し，変状状態の正確な把握が困難となる場合がある．さらに，点検結果を鑑みると，建設年次が古い矢板工法によって構築されたトンネルの変状が著しく，中でも材質劣化および漏水による覆工変状，内装工や漏水防止樋等の附属物の変状が多い特徴があり，これらによる事故発生リスクが懸念される．本章ではこれらの課題を示すとともに，本論文の目的と構成を述べる．
第２章 高速道路トンネルのサービス水準と実用化に向けた性能評価手法の構築
本章では，高速道路トンネルの維持管理段階の性能評価の考え方を整理し，機能，サービス水
準，要求性能および性能評価からなる性能評価手法の体系を構築した．また，実用的な性能評価項目を抽出し，高速道路トンネルの実際の点検データを用いて，性能評価手法の実用性と有効性を検証した．その結果，サービス水準の達成に向けては，主に覆工に生じる材質劣化や漏水および内装工の損傷が利用者の安全性を脅かす事故発生リスクになり得ることを提示した．
第３章 覆工の変状把握の精度向上技術の提案
本章では，変状把握の精度向上を目的とした，覆工表面の洗浄手法および画像撮影点検によって透明型樋内部の変状を可視化するための手法について述べる．覆工表面の洗浄手法としてウォ
金沢工業大学大学院工学研究科

ータージェットをとり上げ，既設の覆工コンクリートの洗浄では，表面状態やコンクリート強度
等がトンネルごとに異なることから，コンクリート表面の凹凸を制御し，適切な洗浄をするためには，事前のキャリブレーションが重要になることを実験により検証し，その手法を提案した．
その結果，覆工表面に付着した汚れによって把握できなかった変状の新規発見や点検精度の向上が図れることを明らかにした．他方，画像撮影に用いる照明光が透明型樋の表面で反射し，樋内部の変状把握を困難にしていた．そこで，透明型樋とカメラの正対角に着目し，これを適正に調整することで，照明光の反射が軽減されることを示した．その結果，透明型樋内部の新たな変状検知の有効性を確認し，透明型樋内部の変状把握には近接目視のみならず，画像撮影点検によっても変状種類とその規模を把握できることを明らかにした．
第４章 矢板工法トンネルの覆工再生工法技術の構築
本章では，第 2 章で抽出した矢板工法で施工された覆工の事故発生リスクを抑止・防止することを目的として，大断面となる高速道路トンネルに適した覆工再生工法の設計手法を構築し，具体的な施工基準を提示した．覆工再生工法の適用にあたっては，トンネル内空間の建築限界を確保するため，既設覆工を切削し，薄厚の覆工コンクリートを打継ぐ必要がある．そこで，切削時の既設覆工の構造安定性を評価するための設計手法を検討した．すなわち，切削前にロックボル
ト支保工を施すこととし，切削が既設覆工や周辺地山に及ぼす影響を把握するため，弾塑性有限差分法による数値解析を行い，覆工と周辺地山の安定性が確保できることを確認した．また，再生覆工が薄厚となるため，覆工再生コンクリートの要求性能を現行の NATM で適用される設計基
準強度(f’ck=18N/mm2)から，再生覆工用コンクリートの設計基準強度(f’ck=36N/mm2）に変更する
ことで，覆工の耐荷力が確保できることを示した．
第５章 粘着シートを用いたトンネル内装工の開発
本章では，第 2 章で抽出した内装工の損傷による事故発生リスクの回避を目的とした粘着シートを用いた内装工（以下，粘着シート工）を提案した．新たな粘着シート工の実用にあたっては，既設トンネルの施工環境を考慮した要求性能の設定と性能評価手法を定める必要がある．そこ
で，内装工の機能から粘着シート工の要求性能を定め，性能評価のための試験法を室内実験により確立し，実存トンネルにおいて，粘着シート工の現場適用性を検証した．すなわち，粘着シー
トの主たる要求性能項目を引きはがし粘着力と定めた性能評価手法を確立した．また，粘着シー
ト工を供用中のトンネルに適用し，実施工においても引きはがし粘着力が保持できることを確認した．一方，引きはがし粘着力を長期にわたって保持するためには，覆工表面の洗浄処理と粘着シートを貼付する前のプライマー処理の品質確保が重要になることを示した．
第６章 結論
本章は結論の章であり，第 2 章から第 6 章の結論を総括し，高速道路トンネルの維持管理段階の性能評価手法に基づく，維持管理体系を提案した．
・高速道路トンネルの維持管理段階の性能評価の考え方を整理し，機能，サービス水準，要求性能および性能評価からなる体系を構築し，これを適用して，事故発生リスクとなる変状を特定できた．
・変状把握の精度向上を目的とした，覆工表面の洗浄手法および画像撮影点検によって透明型
樋内部の変状を可視化するための手法を提案した．これらを実用して，変状把握の精度向上が図れた．
・矢板工法で施工された覆工の事故発生リスクを抑止・防止することを目的として，大断面となる高速道路トンネルに適した覆工再生工法の設計手法を構築し，具体的な施工基準を提示した．
・内装工の損傷による事故発生リスクの回避を目的とした粘着シートを用いた新たな内装工を開発するとともに，その実存トンネルにおける実用性を検証した．
・以上の研究開発の成果を踏まえ，高速道路トンネルの維持管理段階の性能評価手法に基づく維持管理フローを提案した．
以上№ 2
金沢工業大学大学院工学研究科

№

論文の概要（甲） （英 文 ）（５００語程度）

金沢工業大学大学院工学研究科博士後期課程
氏名

鈴木俊雄

専攻名

環境土木工学専攻

指導教授

木村定雄

論文題目
Research on Advanced Maintenance Management of Expressway Tunnels（英文）（英文：論文概要）
This thesis develops a method for evaluating the performance of expressway tunnels in the maintenancephase, captures the issues that should be identified using this method, develops technologies to solve theseissues, and proposes a new maintenance management method for expressway tunnels. The paper consists ofsix chapters.
Chapter 1 Introduction
In expressway tunnels, maintenance has been carried out according to the flow of inspection, diagnosis
and measures, but an evaluation system based on performance evaluation has not been established. In
addition, due to long-term use, the surface of the lining is heavily soiled with soot and free lime, making it
difficult to accurately grasp the state of deformation. The lining due to material deterioration and waterleakage, and in the accessories such as interior construction and leakage prevention gutters. The risk ofaccidents due to these problems is a concern. This chapter presents these issues and describes the purpose
and structure of this paper.
Chapter 2 Service Level of Expressway Tunnels and Construction of Performance Evaluation Method forPractical Use
I t was shown that, in order to achieve the service level, material deterioration, water leakage and damage
to the interior construction, which mainly occur in the lining, can become accident risks that threaten thesafety of the users.
Chapter 3 Proposal of Technology for Improving the Accuracy of Lining Deformation Detection
We confirmed the effectiveness of a new method for detecting deformations in transparent gutters, andclarified that the type and scale of deformations can be determined not only by close-up visual inspection
but also by image inspection.
Chapter 4 Construction of Lining Regeneration Method Technology for Sheet Pile Method Tunnels
We investigated a design method for evaluating the structural stability of the existing lining during cutting.
In other words, we decided to install rock bolt support before cutting. In order to understand the effect of
cutting on the existing lining and surrounding ground, a numerical analysis was conducted using theelasto-plastic finite difference method, and it was confirmed that the stability of the lining and surrounding
ground can be secured. In addition, the required performance of the regenerated concrete lining waschanged from the design standard strength was reduced. The results show that the load-bearing capacity of
the lining can be secured.
Chapter 5 Development of Tunnel Interior Construction Using Adhesive Sheets
We applied the adhesive sheet construction to a tunnel in service and confirmed that the peeling adhesivestrength could be maintained even during actual construction. On the other hand, it was shown that thecleaning treatment of the lining surface and the quality assurance of the primer treatment before applying
the adhesive sheet are important to maintain the peeling adhesive strength for a long period of time.
Chapter 6 Conclusion
This chapter is a concluding chapter, summarizing the conclusions of Chapters 2 through 6 andproposing a maintenance management system based on a performance evaluation method for the
maintenance phase of expressway tunnels.
金沢工業大学大学院工学研究科

目 次
第１章 序論1.1 道路トンネルの資産・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1
1.1.1 わが国の道路トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1
1.1.2 高速道路トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3
1.2 道路トンネルの点検と措置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5
1.3 高速道路トンネルの点検と措置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7
1.4 道路トンネルの状態・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15
1.4.1 国が管理する道路トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15
1.4.2 高速道路トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18
1.4.3 北陸地域における高速道路トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・19
1.5 高速道路トンネルの維持管理の課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24
1.6 本研究の目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・26
1.7 本論文の構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・28【参考文献】
第２章 高速道路トンネルのサービス水準と実用化に向けた性能評価手法の構築
2.1 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30
2.2 既往の取組み・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30
2.3 維持管理段階における高速道路トンネルのサービス水準と性能評価・・・・・35
2.3.1 高速道路トンネルを構成する要素・・・・・・・・・・・・・・・・・・35
2.3.2 性能評価手法の構築・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・36
2.4 性能評価を踏まえた新たな維持管理技術の分析・・・・・・・・・・・・・・43
2.5 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47【参考文献】
第３章 覆工の変状把握の精度向上技術の提案
3.1 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・49
3.2 既往の研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・51
3.3 走行型トンネル撮影システムによる点検・・・・・・・・・・・・・・・・・55
3.4 覆工洗浄の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・56
3.4.1 覆工洗浄システム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・56
3.4.2 実トンネルにおける洗浄・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・59
3.5 覆工洗浄の効果検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・64

3.6 透明型樋内部の変状把握の有効性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・71
3.6.1 漏水の形態とその対策・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・73
3.6.2 透明型樋の反射特性の確認・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・76
3.6.3 改善した画像撮影手法の現場適用性・・・・・・・・・・・・・・・・・・79
3.7 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・86【参考文献】
第４章 矢板工法トンネルの覆工再生工法技術の構築
4.1 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・88
4.2 既往の研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・90
4.3 覆工再生工の概要とその課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・97
4.3.1 覆工再生工の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・97
4.3.2 覆工再生工の施工・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・98
4.3.3 覆工再生工の適用に向けた課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102
4.4 既設覆工の安定性評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・103
4.4.1 安定性評価の流れ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・103
4.4.2 解析手法と条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・105
4.4.3 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・111
4.5 再生覆工の設計手法の提案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・114
4.5.1 再生覆工の設計・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・114
4.5.2 再生覆工の解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・115
4.5.3 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・122
4.6 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・123【参考文献】
第５章 粘着シートを用いたトンネル内装工の開発
5.1 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・129
5.2 既往の研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・131
5.3 トンネル内装工・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・132
5.3.1 トンネル内装工の機能・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・132
5.3.2 既存の内装工のその課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・135
5.3.3 粘着シート工の適用課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137
5.4 粘着シート工の要求性能と性能評価法・・・・・・・・・・・・・・・・・・139
5.5 粘着シートの基本性能確認実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・140
5.6 試験法の提案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・157
5.7 各種環境作用による影響の検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・158

5.8 粘着シート工の現場適用性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・162
5.8.1 実トンネルにおける粘着力の評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・162
5.8.2 実トンネルにおける試験施工・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・166
5.8.3 試験施工後における耐久性評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・170
5.9 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・177【参考文献】
第６章 結論6.1 本研究のまとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・180
6.2 高速道路トンネルの体系的な維持管理手法の提案・・・・・・・・・・・・・182
6.3 おわりに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・185【参考文献】
本論文に関する論文一覧
謝

辞【参考資料】

第１章
1.1

序論

道路トンネルの資産

1.1.1

わが国の道路トンネル

わが国の道路トンネルは，高度成長期における道路整備の進捗とトンネル技術の進歩とともに建設が進み，図-1.1 に示すとおり 1960（昭和 35）年以降からその資産数量が大幅に増加してきている．その資産数量は 2017（平成 29）年 3 月末時点で約 10,400 本 1)，総延長
約 4,600km1)に達している．建設年次で見ると，建設後 50 年を経過する道路トンネルの割合
は，現在のところ約 20%であるが，10 年後には 34%となり，今後，1960（昭和 35）年以降の資産数量が大幅に増加する段階へ本格的に入ってくることから，老朽化が速いペースで進んでいくことは明らかである．今後，道路整備にともないトンネル延長や本数が増加する
中で，これら膨大なトンネル資産を健全かつ安全に運用するためには，維持管理を適切に行う必要があり，維持管理計画の立案にあたり、点検については, 高精度で効率的な手法の開発、措置については, さらなる耐久性の確保に向けた補修補強技術の開発が強く望まれている．
道路トンネルを管理者別，道路種別にみると，図-1.2，図-1.3 の示すとおり，管理者別
では高速道路会社が 18%，道路種別で高速自動車国道が 15%となる．また，高速道路は，図-1.4 に示すとおり都道府県間・ブロック間の輸送トンキロ（全国）ベースで約 7 割と日本国内の自動車による交通物流の重要な位置を占め，経済活動に大きく貢献する役割を担っており，高速道路のトンネルが重要なことを示している 2)．また，管理者別のトンネル延長
分布を見ると，トンネル延長 1,000m 以上のトンネルは図-1.5 に示すとおり国土交通省および高速道路会社で多くなっている．とくに高速道路会社においては約 30%以上がトンネル
延長 1,000m 以上となっており，防災施設の設置状況や延長が長いことによる車線規制の問題等によりトンネルの維持管理がより難しい課題となっている．

トンネル本数（本）
建設年度

図-1.1 建設年度別道路トンネル数 1）1図-1.2 建設年度別道路トンネル数 1）

図-1.3 建設年度別道路トンネル数 1）

図-1.4 建設年度別道路トンネル数 2)

図-1.5 建設年度別道路トンネル数 1)2

1.1.2

高速道路トンネル

東日本・中日本・西日本高速道路株式会社（以下“NEXCO”という）が管理する高速道
路トンネルは，NEXCO の前身である日本道路公団が名神高速道路栗東～尼崎間の管理を開始した 1963（昭和 38）年から 2019（平成 31）年 3 月末現在で，図-1.6 に示すとおり，1,914
本，総延長 1 ,823km が管理の対象である．とくに，矢板工法トンネルが，約 20%を占め，
NEXCO 中日本では約 27%を占めており，最も供用年数が短い矢板工法トンネルは，すでに建設後約 30 年を経過している（表-1.1 参照）．今後，老朽化が早いペースで進んでいくと予想されるとともに，高速道路は他の道路規格と比べて，設計速度が速いことから，覆工コ
ンクリート片のはく落等の不具合事象は大きな事故に繋がる可能性も高い．また，2012（平成 24）年 12 月の笹子トンネルの天井板崩落事故の発生を受けて，2014（平成 26）年に行われた道路法の改正に伴い，点検に関する維持管理にかかわる業務量が増大するとともに，点検・診断・調査・措置の維持管理サイクルを確実に実施するためにはリソースの確保や技術の改善が重要となってくる．

図-1.6 高速道路トンネルの延長推移（H31.3 時点）

3

表-1.1 各高速道路会社のトンネル資産状況と供用年数

矢板工法

5年以上
15年以上
25年以上
35年以上
45年以上
15年未満
25年未満
35年未満
45年未満
55年未満
（H16～H25） （H6～H15） （S59～H5） （S49～S58) （S39～S48）
0
0
0
31
65
8

1

105

NATM

10

54

138

137

6

0

0

345

シールド

6

0

2

0

0

0

0

8

開削

40

3

20

38

10

3

0

114

年代別
トンネル本数

東日本

中日本

西日本

55年以上
（～S38)

総計

その他

0

1

0

0

0

0

0

1

矢板工法

0

0

0

12

49

55

4

120

NATM

60

148

78

24

0

0

0

310

シールド

0

0

0

0

0

0

0

0

開削

0

0

0

0

6

0

0

6

その他

0

1

0

0

0

0

0

1

矢板工法

0

0

0

23

95

25

11

154
684

NATM

30

84

189

377

4

0

0

シールド

0

0

0

0

0

0

0

0

開削

0

6

17

15

16

8

3

65

その他
総計

5年未満
（H26～H30）

0

0

0

2

0

0

0

2

146

297

444

659

251

99

19

1,915

4

1.2

道路トンネルの点検と措置

平成 25 年の道路法改正等を受け，平成 26 年 7 月より，全ての道路管理者は橋梁やトンネル等の道路構造物について，5 年に 1 度の近接目視による定期点検が義務づけられている．トンネル点検における健全性の診断は，現地で実施された定期点検の結果を用いて，変状ごとに表-1.2 に示す対策区分判定を行い，スパン毎およびトンネル毎に表-1.3 の判定区分により行うことが，国土交通省「道路トンネル定期点検要領」【直轄版】に示されている
3）．ここで，示される定義や変状概要は定性的な評価であり，図-1.7 は道路トンネルの定期点検を対象としたメンテナンスサイクルの基本的なフローを示したものである．これによると，トンネルの状態を把握した上，健全性を判定し，必要に応じて措置を行い，管理記録を行う．また，その点検手法も近接目視や打音が主体であるため，担当者の経験や判断力に依存する部分が多く，変状把握に基づく健全性の診断は，高度な技術が必要となる．
対策区分の判定 3）

表-1.2

判定区分

定義

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．

Ⅱb
Ⅱ
Ⅱa

将来的に，利用者に対して影響が及ぶ可能性があるため，監視を必要とする状態．
将来的に，利用者に対して影響が及ぶ可能性があるため，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．
将来的に，利用者に対して影響が及ぶ可能性があるため，早期に措置を講じⅢる必要がある状態．
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

Ⅳ

る状態．

表-1.3

健全性の診断区分 3）

判定区分
Ⅰ

健全

Ⅱ

予防保全段階Ⅲ

早期措置段階Ⅳ

緊急措置段階定義
道路トンネルの機能に支障が生じていない状態．
道路トンネルの機能に支障が生じていないが，予防保全の観点から措置を講ずることが望ましい状態．
道路トンネルの機能に支障が生じる可能性があり，早期に措置を講ずべき状態．
道路トンネルの機能に支障が生じている，又は生じる可能性が著しく高く，緊急に措置を講ずべき状態．

5

START

定 期 点 検点検対象トンネルに関する資料収集・整理

点検作業計画状態の把握【6.状態の把握】

変状の有無
無
有

要

応急措置の要否

応急措置※1【6.状態の把握】

不要

対策区分の判定【7.対策区分の判定】

変状等の健全性の診断【8.1 変状等の健全性の診断】（Ⅰ）

道路トンネル毎の健全性の診断(Ⅱ (Ⅱa. Ⅱb))
(Ⅲ), (Ⅳ)

【8.2 道路トンネル毎の健全性の診断】

定期点検結果の記録

定期点検結果の記録【9.定期点検結果の.記録】【9.定期点検結果の.記録】措置・監視・対策(補修・補強)
・通行規制・通行止めなど【10.措置】

記

録※2

図-1.7 メンテナンスサイクルの基本的なフロー3)

6【6.状態の把握】

1.3

高速道路トンネルの点検と措置

トンネル点検は図-1.8 に示す区分のとおり，点検を実施しており，各々の点検は，高速道路の機能を発揮し続けるため，様々な点検が定められている 4）．この内，本研究は，詳細点検を対象とする．
詳細点検とは，表-1.4 に示すとおり，「トンネル構造物の健全性を把握するために行う詳細点検」と「第三者等に対する被害を防止する観点から行う詳細点検」の双方の観点から変状の発生やその進行状況を把握し，変状の状態を適切に判定，評価および診断する点検である 4）．また，近接目視と同等の判定を行うことができると判断した場合や，第三者等に対する被害を未然に防止する観点から行う点検で事前に打音範囲を抽出する場合には，点検支援技術を使用することができるものとされている．また，表-1.5 に示すとおり，詳細点検は覆工のみならず，附属物等，すべての土木構造物を対象に実施するものとしている．

保全点検は，以下のとおり区分する.
（1）初期点検
初期点検は，構造物等の初期状態を把握するために行うものである.
（2）日常点検
日常点検は，安全な道路交通を確保し，第三者等被害を未然に防止するため及び構造物の変状発生状況等を日常的に確認するものである.
（3）基本点検
基本点検は管理区間全体の構造物の状態を把握するものである.
（4）詳細点検
詳細点検は，構造物の健全性の把握及び第三者被害を未然に防止するため，構造物個々の状態を細部にわたり定期的に把握するものである.

図-1.8 点検の種別 4）表-1.4 詳細点検の内容 4）

点検種別

内容点検
構造物の健全性を把握するため 近接目視を基本とし，必要に応じて触診やに行う点検
打音により行う点検 ※詳細点検
第三者等に対する被害を未然に 近接目視かつ触診や打音により行うことを防止する観点から行う点検原則とする点検 ※7

表-1.5 点検対象構造物（トンネル構造物）4）
法令と関係
点検箇所

点検部位

初期点検 日常点検 基本点検 詳細点検
法令遵守 法令準用 会社独自

覆工

－

○

△

△

○

■

坑門

－

○

△

△

○

■

○

○

△

○

■

－

○

○

△

○

■

漏水防止樋，
はく落対策施設

樋・はく落対策網(ネット)，
ボルト・ナット(取付金具)

○

△

△

○

■

排水施設

円形水路

○

○

△

○

■

路面

舗装，縁石

○

○

△

○

■

附属物本体(手摺・標識・警報表示板・吸音板など)

－

○

△

○

その他
天井板などトンネル内附属物を取り付けるための金具類
トンネル附属物

－

○

△

○

車線分離標，視線誘導標，距離標等

－

○

△

○

■

避難連絡坑・避難坑・立坑等

○

△

△

○

■

内装工

直下張り，浮かし張り内装板，胴縁

天井板

避難通路

※：点検対象構造物に対し，二重の安全対策が実施されている場合は，本体工の点検と併せて実施すること.

凡例○：点検対象●：通常の点検に加え降車しての点検対象△：現地状況に応じて適宜実施を判断する点検対象■：法令適用分類に関する点検対象‐：点検対象外注）本表に記載されている点検種別及び点検種別ごとの対象構造物は，標準を示している.

8■■詳細点検は，トンネル毎に 1 回以上/5 年の頻度で実施することとされており，点検結果
は各々の変状に対し個別判定や健全度評価の区分を行い，その結果に基づき，健全性の診断を行う．
個別判定に対する判定区分は表-1.6 のとおりとされており，判定区分はトンネル構造物の機能面からみた変状状況，変状原因，変状の進行可能性等から次回の詳細点検までに必要な措置や調査の有無を判定するため，AAA，AA，A1，A2，B，OK，C の 7 区分とし，第三者等被害に対する影響程度を想定する E，e の 2 区分としている 4）．また，判定区分の表示
は，第三者等に対して支障となる被害が発生する恐れがあると判断された場合には，個別の変状に対する判定区分に判定 E または e を付加して表示することとしている．個別の判定は，個々の変状の程度や第三者等被害への影響度を把握・評価するものであり，トンネル構
造物全体への影響を考慮しているものではない．トンネル構造物は本体工のみならず，付帯工や附属物が複雑に組み合わされたものであり，部位毎の変状や機能障害が，必ずしもトン
ネル構造物全体の性能に影響を及ぼすことはない．トンネル構造物において主要部材である覆工については，健全度評価による判定を行うものとされている（表-1.7 参照）4）．

表-1.6 個別の判定に対する判定区分 4）
判定区分変状に対する
判定

第三者等被害に
対する判定

定

義

AAA

変状が極めて著しく，緊急措置が必要な状態.

AA

変状が著しく，速やかな措置が必要な状態.

A1

変状があり，早期に措置が必要な状態.

A2

変状があり，適切な時期に措置を行うことが望ましい状
態.

B

変状があり，変状の進行状態を継続的に監視する必要が
ある状態.

OK

変状がない又は措置を必要としない変状がある状態.

C変状に対する判定を行うために，調査を実施する必要が
ある場合.

E

安全な交通又は第三者等に対し支障となる恐れがあるた
め，緊急的な措置が必要な状態.

e

第三者等に対し影響を及ぼす場所.

9

健全度評価は，主に外力による変状を判定することを目的とし，詳細点検結果に基づき，Ⅳ，Ⅲ，Ⅱ-2，Ⅱ-1，Ⅰ-2，Ⅰ-1 の 6 区分で評価される 4）．
健全性の診断は，表-1.9 に示す部位を対象としており，個別判定や健全度評価」に基づき，構造物全体で総合的な評価を行うものである．表-1.8 に示すとおり，健全性の診断は，構造特性や環境条件，道路構造物の重要度等によっても異なるため，個別判定や部材単位の健全度評価の結果を踏まえて，構造物毎で総合的に判断することが必要とされている．また，定期点検要領（国交省）と保全点検要領（NEXCO）における個別判定・健全度評価と健全性の診断との判定区分の関係については，表-1.10，1.11 に示すとおりである 4）．

表-1.7 健全度評価ランク 4）

健全度ランク定義ⅣⅣ

耐荷性能の低下が生じている，又は生じる可能性が著しく高く，緊急措置が必要な状態.

ⅢⅢ

耐荷性能の低下が生じる可能性があり，早期に措置が必要な
状態.

Ⅱ-2
Ⅱ－2

耐荷性能に対する注意が必要で，予防保全の観点から適切な時期に措置を行うことが望ましい状態.

Ⅱ－1
Ⅱ-1

耐荷性能に対する注意が必要で，予防保全の観点から適切な時期に対策検討を行うことが望ましい状態.

Ⅰ-2
Ⅰ－2

注意が必要な耐荷性能の低下は無く，措置を必要としない状
態

Ⅰ-1
Ⅰ－1

耐荷性能の低下が無い状態.

表-1.8
区分

健全性の診断区分 4）

状態

Ⅳ
Ⅳ

緊急措置段階構造物の機能に支障が生じている，又は生じる可能性が著し
く高く，緊急に措置を講ずるべき状態.

ⅢⅢ

早期措置段階構造物の機能に支障が生じる可能性があり，早期に措置を講ずるべき状態.

ⅡⅡ

予防保全段階構造物の機能に支障が生じていないが，予防保全の観点から措置を講ずることが望ましい状態.

Ⅰ
Ⅰ

健全

構造物の機能に支障が生じていない状態

10表-1.9健全性診断の対象 4）

点検箇所

健全性診断の対象区分

評価の根拠

覆工

〇

健全度評価，個別判定

坑門

〇

個別判定

直張り内装板△

個別判定

浮かし張り内装板

△

個別判定

胴縁

■

樋・はく落防止網(ネット)△

ボルト・ナット(取付金具)■

はく落対策シート△

ハンドレール■

監査廊 監視員通路

△

個別判定

天井板

△

個別判定

ワイヤー

■

本体附属物

■

取付金具

■

ボルト・ナット アンカー類■

集中ます・円形水路△

個別判定

コンクリート舗装△

個別判定

アスファルト舗装

△

個別判定

内装工

漏水防止樋
はく落防止施設

その他トンネル附属物

排水施設
路面

個別判定

個別判定

〇：トンネル本体工として健全度評価や個別判定より，覆工スパン毎の健全性診断の対象とする点検箇所△：健全性の診断とは別に，顕在化した個別変状の記録をおこなって措置の判断を行う運用とする.なお外力性の変状 ※ が顕在化している場合は，この限りではない.
■：附属物であることから，取付状態に対する異常に関しても点検を実施したうえで判定を行い，本体工に対する健全性の診断とは別に記録する.
※外力性の変状とは，外力（ゆるみ土圧，扁土圧，地すべりによる土圧，膨張性土圧，水圧，凍上圧等）によって発生する，内装工・監視員通路のずれ，舗装の隆起，円形水路の閉塞等をいう.

11

健全性の診断と健全度評価の関係 4）

表-1.10

NEXCO保全点検要領における健全度評価区分

国交省定期点検要領における健全性診断区分
区分

状態

健全度ランク

定義

Ⅳ

耐荷性能の低下が生じている，又は生じる可能性が著しく高く，緊急措置が必要な状態

Ⅲ

耐荷性能の低下が生じる可能性があり，早期に措置が必要な状態.

Ⅱ－2

耐荷性能に対する注意が必要で，予防保全の観点から適切な時期に措置を行うことが望ま
しい状態.

Ⅱ－1

耐荷性能に対する注意が必要で，予防保全の観点から適切な時期に対策検討を行うことが望ましい状態.

Ⅰ－2

注意が必要な耐荷性能の低下は無く，措置を必要としない状態.

Ⅰ－1

耐荷性能の低下が無い状態.

Ⅳ

緊急措置段階道路トンネルの機能に支障が生じている，又は生じる可能性が著しく高く，
緊急に措置を講ずべき状態.

Ⅲ

早期措置段階道路トンネルの機能に支障が生じる可能性が有り，早期に措置を講ずべき状
態.

Ⅱ

予防保全段階Ⅰ

健全

道路トンネルの機能に支障が生じていないが，予防保全の観点から措置を講ずることが望ましい状態.

道路トンネルの機能に支障が生じていない状態.

表-1.11

健全性の診断と個別判定の関係 4）
NEXCO保全点検要領における個別判定区分

国交省定期点検要領における健全性診断区分

材料劣化
はく落

区分

Ⅳ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅰ

状態

道路トンネルの機能に支障緊急措置 が生じている，又は生じる
段階
可能性が著しく高く，緊急に措置を講ずるべき状態.

判定
区分

鋼材腐食

一般的状態

判定
区分

-

-

漏水

有効巻厚の不足又は減少

一般的状態

判定
区分

一般的状態

判定
区分

一般的状態

-

-

-

-

-

-

AA

ひび割れ等により覆工コン
クリート等の浮き，はく落等がみられ，落下する可能性があるため，速やかな措置が必要な状態.

AA

腐食により，鋼材の断面欠損がみられ，構造用鋼材として機能が損なわれているため，速やかな措置が必要な状態.

AA

材質劣化などにより有効巻厚が不足又は減少し，構造物の機能が損なわれたため，速やかな措置が必要な状態.

AA

コンクリートのひび割れ等から漏水の噴出があり，又は，漏水に伴う土砂流出により舗装が陥没した
り沈下する可能性があり，寒冷地
においては漏水等によりつららや
測氷が生じ，利用者の安全性を損なうため，速やかな措置が必要な状態.

A1

ひび割れ等により覆工コン
クリート等の浮き，はく落等がみられ，落下する可能性があるため，早期に措置が必要な状態.

A1

孔食惑いは鋼材全周のうき錆がみれれるため，早期に措置が必要な状態.

A1

材質劣化などにより有効巻厚が不足又は減少し，構造物の機能が損なわれる可能性があるため，早期に措置が必要な状態.

A1

コンクリートのひび割れ等から，漏水の流出があり，又は，排水不良により舗装面に滞水があり，利用者の安全性を損なう可能性があるため，早期に措置が必要な状態.

A2

ひび割れ等により覆工コン
クリート等の浮き，はく離の兆候があり，将来的に落下する可能性があるため，適切な時期に措置を行うことが望ましい状態.

A2

表面的惑いは小面積の腐食があるため，適切な時期に措置を行うことが望ましい状態.

A2

材質劣化等がみられ，断面強度への影響がほとん
ど無いが，適切な時期に措置を行うことが望まし
い状態.

A2

コンクリートのひび割れ等から，漏水の流下があり，又は，排水不良により舗装面に滞水を生じるおそれがあり，利用者の安全性を損なう可能性があるため，適切な時期に措置を行うことが望ましい状
態.

B

ひび割れ等による浮き，はく離の兆候がないもの，又は叩き落しにより除去できたため落下する可能性が無いものの，継続的に監視を行う必要がある状態.

B

鋼材腐食が生じているが，軽微なため，継続的に監視を行う必要がある
状態.

B

材質劣化等がみられる
が，有効巻厚の不足または減少がないため，継続的に監視を行う必要がある状態.

B

滴水又はにじみによる漏水があっても利用者の安全性に影響が無い
ものの，継続的に監視を行う必要がある状態.

OK

ひび割れ等による浮き，はく離の兆候がなく，措置を必要としない状態.

OK

鋼材腐食が生じていな
く，措置を必要としない
状態.

OK

材質劣化等がみられな
く，措置を必要としない状態.

OK

漏水がみられなく，措置を必要としない状態.

道路トンネルの機能に支障早期措置が生じる可能性があり，早段階
期に措置を講ずべき状態.

道路トンネルの機能に支障予防保全 が生じていないが，予防保段階
全の観点から措置を講ずることが望ましい状態.

健全

道路トンネルの機能に支障が生じていない状態.

12高速道路トンネルの維持管理サイクルを図-1.9 に示す 4）．NEXCO では，トンネル構造物を長期的に良好な状態に維持し，安全な道路交通を確保するとともに第三者被害を未然に防止するため，点検等によるトンネル構造物の判定，評価，診断の結果を基に実施する措置に関する事項を定めた維持修繕計画が策定される．トンネル点検では，点検計画(PLAN)，
点検の実施(DO)，判定・評価・診断および進捗確認(CHECK)，記録および点検計画見直し(ACTION)を循環させ，維持管理サイクル全体において，維持管理計画の立案(PLAN)，措置の実施(DO)，判定・評価・診断や進捗確認および効果検証(CHECK)，記録および維持管理計画の見直し(ACTION)の PDCA サイクルを循環させる．これらの点検から対策等までの維持管理サイクルのマネジメントを確立することが重要となる．

13

図-1.9 点検から対策等までの流れ 4）

14

1.4

道路トンネルの状態

1.4.1

国が管理する道路トンネル

上原ら 5）は，維持管理や点検手法の効率化を視野に，「道路トンネル定期点検要領（平成26 年 6 月 国土交通省道路局国道・防災課）」に基づき，平成 26・27 年度に全国の地方整備局等が実施した，国が管理する道路トンネルにおける定期点検の結果を整理し，その概要
および傾向を整理・分析している．この中で，施工法（矢板工法（スパン数 17.722）および
NATM（スパン数 26,620））別の各スパンの状態について，対策区分を元に比較・整理している．
図-1.10 に示すとおり，【Ⅰ】以外の判定となった変状が発生した「要対応スパン」は，矢板工法では 17,722 スパン中，14,320 スパン（約 8 割）であるのに対し，NATM では 26,620
スパン中 10,039 スパン（約 4 割）という結果となっている．また，矢板工法における【Ⅱb】の判定スパン数の割合は，NATM における同じ判定のスパン数の割合と比較して，1.8 倍程度多く，【Ⅱa】では約 2.5 倍，【Ⅲ】では約 2.8 倍であり，NATM と比較して，矢板工法では何らかの対策を必要とするトンネルの割合が大きい．また，変状区分別の比較も実施し，各スパンの対策区分を変状区分毎に分類し，比較・整理している（図-1.11 参照）
．外力につ
いては，
【Ⅱb】より悪い判定のスパン数の割合の施工法による差は約 7%程度であり，割合の大きい矢板工法でも全体の 1/5 程度に留まっている．また，図-1.12 に示すとおり，建設からの年数が経過するにつれ，変状の発生数がやや減少していることが確認されている．矢板工法は NATM と比較して，覆工に外力が作用する構造であること，また地山と覆工背面との間に空洞が存在する場合があり，緩み土圧等の外力により変状が発生したと考えられている．
材質劣化については，【Ⅱb】～【Ⅳ】のスパン数の割合が，矢板工法は NATM と比較して約 2 倍となっており．その内，緊急性の高い【Ⅲ】・【Ⅳ】に限定してみても，施工法による材質劣化の変状の発生が，対策区分に関わらず，同様な傾向を示している．
漏水については，矢板工法において 3 割以上のスパンにおいて，【Ⅱb】～【Ⅳ】となっているのに対し，NATM ではわずかに 2%程度となっている．NATM では，覆工と支保工との間に防水シートが設置されているため，漏水による変状が少ない（図-1.13 参照）．
以上より，矢板工法は NATM と比較しても，経年劣化が顕在化しており，何らかの対策を必要とするトンネルの割合が大きく，スパンの健全性は，材質劣化および漏水による要因が多いとしている．

15

図-1.10

工法別対策区分 5）

図-1.11

変状別による比較 5）16図-1.12

図-1.13

経過年数による比較 5）

対策区分【Ⅱb】以上の発生状況 5）17

1.4.2

高速道路トンネル

NEXCO 中日本が管理する高速道路トンネルの点検を踏まえた現状について，管轄する 4
支社ごとに報告されており，名古屋支社管内および八王子支社管内においては，具体的に変状部位別割合が示されている 6),7)．
NEXCO 中日本名古屋支社管内は，矢板工法トンネルは 41 チューブ，NATM164 はチューブで 5km 以上の長大トンネルが 3 チューブ，5km 未満が 202 チューブとなっており，供用年次別では 40 年以上が 18 チューブ，30 年以上が 11 チューブ，20 年以上が 45 チューブ，
20 年未満が 131 チューブとなっている．図-1.14 に示すとおり，2019 年度末の A 判定以上の箇所数の約 7 割が覆工コンクリートであり，とくに A 判定以上の変状の約 45%が中央自動車道であり，供用年次が古いトンネルで変状が多く発生している 6）．
NEXCO 中日本八王子支社管内は，64 チューブ，67.2km を管理しており，工法別でみると矢板工法トンネルが約 39%，NATM が約 59%，その他（シールド工法，開削工法）が約2%となっている．国交省定期点検要領における健全性診断結果については，診断区分Ⅰが21%，Ⅱが 59%，Ⅲが 17%となっており，図-1.15 に示すとおり，A 判定以上の箇所数の約8 割が覆工コンクリートとなっている 7）．

図-1.14

A 判定の変状部位別割合（名古屋支社管内）6）

図-1.15

A 判定の変状部位別割合（八王子支社管内）7）18

1.4.3

北陸地域における高速道路トンネル

中日本高速道路（株）金沢支社が管理する道路トンネル（矢板工法 36 チューブ 31.5km，
NATM23 チューブ 37.3km）を対象とした，詳細点検結果を用いて，分析した（表-1.12・1.13，
図-1.16 参照）．
表-1.12 矢板工法トンネル一覧
道路名

北陸自動車道トンネル名

トンネル延長（ｍ）

供用年月日

施工法

柳ヶ瀬 TN

上り線

1271.58

S55.4.7

矢板工法

柳ヶ瀬 TN

下り線

1321.58

S55.4.7

矢板工法

刀根第1 TN上り線

197.00S55.4.7

矢板工法

刀根第2 TN上り線

123.00S55.4.7

矢板工法

刀根第3 TN

上り線

201.50S55.4.7

矢板工法

刀根第1・2 TN

下り線

575.50S55.4.7

矢板工法

曽々木 TN

上り線

362.00S55.4.7

矢板工法

曽々木 TN

下り線

390.00S55.4.7

矢板工法

小河 TN

上り線

1125.00

S55.4.7

矢板工法

小河 TN

下り線

1163.00

S55.4.7

矢板工法

越坂 TN

上り線

1862.00

S55.6.13

矢板工法

樫曲第一 TN

下り線

199.00S52.12.8

矢板工法

樫曲第二 TN

下り線

150.00S52.12.8

矢板工法

樫曲第三 TN

下り線

255.00S52.12.8

矢板工法

葉原 TN

上り線

1070.00

S52.12.8

矢板工法

葉原 TN

下り線

900.00S55.6.13

矢板工法

杉津 TN

上り線

462.00S52.12.8

矢板工法

杉津 TN

下り線

1155.00

S55.6.13

矢板工法

敦賀 TN

上り線

3175.00

S52.12.8

矢板工法

敦賀 TN

下り線

2925.40

S55.6.13

矢板工法

今庄 TN

上り線

2755.07

S52.12.8

矢板工法

今庄 TN

下り線

2755.84

S52.12.8

矢板工法

南条第二 TN

上り線

298.00S52.12.8

矢板工法

南条第二 TN

下り線

279.00S52.12.8

矢板工法

南条第一 TN

上り線

309.00S52.12.8

矢板工法

南条第一 TN

下り線

178.00S52.12.8

矢板工法

日野山 TN

上り線

1556.00

S52.12.8

矢板工法

日野山 TN

下り線

1362.00

S52.12.8

矢板工法

半田 TN

上り線

626.00S51.11.2

矢板工法

半田 TN

下り線

622.00S51.11.2

矢板工法

清水谷第1 TN

上り線

421.00

S49.10.29

矢板工法

清水谷第1 TN

下り線

288.00

S49.10.29

矢板工法

清水谷第2 TN

上り線

140.00

S49.10.29

矢板工法

清水谷第2 TN

下り線

126.00

S49.10.29

矢板工法

高窪 TN

上り線

405.00

S49.10.29

矢板工法

高窪 TN

下り線

392.00

S49.10.29

矢板工法

19

表-1.13 NATM 一覧
道路名

東海北陸道

舞鶴若狭自動車道

トンネル名

トンネル延長（ｍ）

供用年月日

施工法

下田 TN

下り線

1160.00

H14.11.16

NATM

有家ヶ原 TN

下り線

1781.00

H14.11.16

NATM

椿原 TN

下り線

2676.00

H14.11.16

NATM

小白川 TN

下り線

519.00

H14.11.16

NATM

楮成出 TN

下り線

1964.00

H14.11.16

NATM

真木 TN

下り線

1608.13H14.11.16

NATM

袴腰 TN

下り線

5932.00

H12.9.30

NATM

城端 TN

下り線

3192.00

H12.9.30

NATM

国富 ＴＮ

下り線

2897.00

H26.7.20

NATM

本保 ＴＮ

下り線

729.00H26.7.20

NATM

大谷 ＴＮ

下り線

427.00H26.7.20

NATM

鳥羽 ＴＮ

下り線

2109.00

H26.7.20

NATM

鈴ヶ嶽 ＴＮ

下り線

723.00H26.7.20

NATM

田上 ＴＮ

下り線

1269.00

H26.7.20

NATM

佐古 ＴＮ

下り線

917.00H26.7.20

NATM

鳥浜 ＴＮ

上り線

148.00H26.7.20

NATM

鳥浜 ＴＮ

下り線

149.00H26.7.20

NATM

気山 ＴＮ

下り線

280.00H26.7.20

NATM

矢筈山 ＴＮ

下り線

2418.00

H26.7.20

NATM

御嶽山 ＴＮ

上り線

1338.00

H26.7.20

NATM

野坂岳 ＴＮ

下り線

2270.00

H26.7.20

NATM

岩籠 ＴＮ

下り線

1747.00

H26.7.20

NATM

中郷 ＴＮ

下り線

1038.00

H26.7.20

NATM

図-1.16 路線別，工法別延長20図-1.17 に示すとおり，覆工の対策が必要である健全度評価Ⅳ～Ⅱ-1 の割合が，矢板工法
で約 13%，NATM で約 0.1%となっている．NATM については，古いもので建設から約 20 年経過しているものの，施工技術の発達，施工時における品質管理が改善されていることから，対策が必要となる対象トンネルは僅かであった．
次に，覆工の「健全度評価」以外の評価指標については「個別判定 AA〜B 判定」で評価するものとしているが，図-1.18 に示すとおり，工法別でみた場合，変状の約 9 割を矢板工
法トンネルが占めている．
図-1.19・1.20 に示すとおり，NATM の変状数でみた場合，変状の約 9 割が覆工と内装工で占めており，また，矢板工法においては，変状の約 7 割が覆工と内装工，約 2 割が漏水対策樋の変状である．
以上より，NATM より矢板工法の方が建設年次も古いことから経年劣化が進んでおり，外力性による変状ではなく，材質劣化による変状が多く発生している．また，両工法とも覆工と内装工の対策を軸として，とくに変状が多い矢板工法で建設されたトンネルの対策を優先的に進めていく必要がある．

図-1.17 健全度評価

21

内訳

図-1.18 工法別変状数

内訳

図-1.19 NATM 変状数 内訳

22図-1.20 矢板工法トンネル変状数

23

内訳

1.5

高速道路トンネルの維持管理の課題

【課題①】
（管理者）
高速道路トンネルは重要なインフラ施設の一つであり，これを安全に運用していく必要がある．道路管理者は高速道路トンネルの運用管理状況について，社会への透明性と説明が要請されており，平成 25 年の道路法改正等を受け，平成 26 年 7 月より，全ての道路管理者
は橋梁やトンネル等の道路構造物について，5 年に 1 度の近接目視による定期点検が義務づ
けられ，診断結果を公表した上，措置を実施しているところである．
公表内容は健全性診断およびその措置状況について，公表されているものの，技術者のみ
ならず，利用者にも分かりやすい言葉でアカウンタビリティーすることが重要であり，高速道路のサービス水準と達成すべき性能項目を明文化し，性能評価を行い，その状態に適した対策を講じていることを発信することが求められる．道路トンネルの建設段階（設計，施工）にあたっては，性能評価の考え方が広く認識され，それに基づく性能評価や性能照査が実施されつつある．一方，維持管理段階の性能評価の考え方は未だ明確にされていない．
【課題②】（利用者，管理者）
長期間供用されている高速道路トンネルの覆工表面は，通行車両の排気ガスに含まれる
煤や油，通行車両からの引き込み雨水に路面の埃が混入した汚濁水の飛散による汚れ，ひび割れからの漏水に伴うエフロレッセンスが付着している場合が多く確認され，高速道路トンネル内の視環境を悪化させるとともに，覆工の変状状態の正確な把握を困難にしている．
さらに，矢板工法トンネルは目地やひび割れから漏水が生じる場合が多く，導水樋を用いた対策が多用されている．しかしながら，導水樋を設置する行為が導水樋によって覆われた箇所の覆工表面に生じているひび割れや漏水などの変状の経時変化の把握を困難としてい
る．
【課題③】
（利用者）
前項で示したとおり，矢板工法および NATM 両工法ともに覆工の変状については，材質
劣化および漏水による変状が多く確認されており，とくに防水工が施されていない矢板工
法トンネルにおいては，NATM に比べ，約 10 倍以上の漏水変状が発生している．高速道路
トンネルにおいても同様な傾向となっており，供用年数が古い矢板工法の変状が多く，また，把握されている変状のうち，覆工および内装板で約 8～9 割占めている．
今後，これらの変状に対し，措置を進めていかなくてはならないものの，従来の補修・補強技術で施工した場合，数年後もしくは数十年後に再度，劣化損傷することによる事故発生リスクが懸念される．

24

課題②
（利用者・管理者への課題）

課題①（管理者への課題）

課題③
利用者への課題

図-1.21

高速道路の維持管理フローに対する課題

25

1.6

本研究の目的山岳地帯を有する我が国において，高速道路のトンネルは重要なインフラ施設の一つであり，これを安全に運用していく必要がある．公共インフラ施設の安全性を社会に説明することが要請される現在では，道路機能のサービス水準と達成すべき性能項目を明文化し，継続して性能評価を行い，その状態に適した対策を講じていることを発信することが求められる．ここで，道路トンネルの建設(設計，施工)にあたっては，性能評価の考え方が広く認識され，それに基づく性能評価や性能照査が実施されつつある．一方，維持管理段階の性能評価の考え方は未だ明確にされていない実情にある．
本論文は，高速道路トンネルを対象として，維持管理段階の性能評価手法を構築し，その手法を用いて，前述した高速道路トンネルの課題をより正確に分析し，特定すべき課題を抽出して，課題解決のための技術開発を実施するとともに，高速道路トンネルの新たな維持管理手法を提案するものである
以下に具体的な研究内容を列挙する．

【研究①：高速道路トンネルのサービス水準と実用化に向けた性能評価手法の構築】
高速道路トンネルを維持管理する上でサービス水準を明確にし、そのサービス水準をより具体化するため，要求性能の設定および階層化した上，性能評価手法の体系を構築する．
その上で実用化に向けた性能評価手法にした上で，高速道路トンネルの点検結果を基に性能評価手法の実用性と有効性を検証し，サービス水準の達成に向けた，維持管理上の課題を精査することを目的とする．

【研究②：覆工の変状把握の精度向上に関する検討】
長期間供用されている高速道路トンネルの覆工の点検精度の向上およびトンネル内の視環境の改善を目的に覆工表面の洗浄手法を検討する．また，矢板工法で漏水が生じた場合，導水樋を設置する対策が施され，近年は樋内部の変状が近接目視による把握が可能となる
よう透明型樋への取替えを実施しているが，透明型樋内部の変状把握には近接目視のみならず，画像撮影点検によっても変状種類とその規模を把握する手法を確立することを目的とする．

【研究③：矢板工法トンネルの覆工再生工法技術の構築】
矢板工法トンネルの覆工コンクリートの老朽化が進んでおり，浮き，はく離，ひび割れおよび漏水等が発生している．とくに漏水は通行車両の障害や諸設備の劣化の原因となるとともに，寒冷地では冬季においてツララとなり，落下する危険性がある．漏水に対しては，導水樋の設置，水抜き工および止水注入工等の補修が施されてきたものの，補修箇所のみならず，補修箇所以外から漏水が発生する可能性があることから，補修後における長期的な耐26

久性確保に懸念がある．そこで，矢板工法トンネルにおける覆工コンクリートの長期耐久性確保を目的とした，覆工コンクリートの新たなリニュ－アル工法技術（以下，覆工再生工）を構築する．これまで覆工再生工を検討した事例はなく，覆工再生工の設計手法も見当たらない．覆工再生工を適用した場合，建築限界を侵す可能性があるため，既設覆工の切削が必要となる．しかしながら，切削することにより設計覆工厚が不足し，覆工構造の不安定化が懸念されるが，既設覆工を切削した場合の覆工構造の安定性を検討した事例はない．そこで，既設覆工を切削した場合の安定性を検討し，覆工再生工法技術を構築することを目的とす
る．

【研究④：粘着シートを用いたトンネル内装工の開発】
内装工の変状による事故発生リスクの回避を目的とした粘着シートを用いた内装工（以下，粘着シート工）を提案する．粘着シート工の実用にあたっては，既設トンネルの施工環境を考慮した要求性能の設定と性能評価手法を定める必要がある．そこで，内装工の機能から粘着シート工の要求性能を定め，性能評価のための試験法を室内実験により確立し，実存
トンネルにおいて，粘着シート工の現場適用性を検証することを目的とする．

27

1.7

本論文の構成本論文の構成を図-1.22 に示す．
・道路トンネルの資産
・道路トンネルの点検と措置

第１章 序 論・高速道路トンネルの維持管理の課題
・本研究の目的・本論文の構成

第２章

・既往の性能評価の考え方と枠組み

高速道路トンネルのサー・維持管理段階のおける性能評価手法の構築

ビス水準と実用化に向けた性能評

・性能評価に基づく課題の抽出

価手法の構築

第３章

覆工の変状把握の精度向上

第５章

粘着シートを用いたトンネル内

装工の開発

技術の提案

・トンネル内装工の現状と課題
・覆工洗浄の有効性の検証

・粘着シート工の性能設定と試験法・透明型樋内部の変状把握の有効性
・透明型樋の反射特性室内実験

・各種環境作用による影響検討

・透明型樋の現場適用性の検討

第４章

・試験法の検討に向けた確認実験

・粘着シート工の現場適用性

矢板工法トンネルの覆工再生工法技術の構築
・トンネル補修・補強工の課題
・覆工再生工の概要
・覆工切削時の安定性評価
・再生覆工の基本概念と設計

高速道路トンネルの体系的な維持管理手法の提案

第６章 結 論図-1.22

本論文の構成28

【参考文献】
1) 国土交通省

道路局：道路メンテナンス年報，PP.32-34.2018.

2) 国 土交 通省 ホーム ページ ，＜ http://www.mlit.go.jp/road/ir/ir-council/nls/pdf01/04.pdf＞,2019.8.11 アクセス
3) 国土交通省

道路局 国道・技術課：道路トンネル定期点検要領，PP.5-48.2019.

4) 中日本高速道路（株）：保全点検要領（構造物編），2022.4.
5) 上原勇気，間渕利明，森本和寛：維持管理の効率化を見据えた道路トンネルの健全性に関する傾向把握，国土技術研究会，2017.
6) 構造物ジャーナル NET＜https://www.kozobutsu-hozen-journal.net/interviews/17113/＞，2022.4.20 アクセス
7) 構造物ジャーナル NET＜https://www.kozobutsu-hozen-journal.net/interviews/14610/＞，2022.4.20 アクセス

29

第２章
2.1

高速道路トンネルのサービス水準と実用化に向けた性能評価手法の構築

概要

高速道路のトンネルは重要なインフラ施設の一つであり，これを安全に運用していく必要がある．公共インフラ施設の状態を社会に説明することが要請される現在では，高速道路
トンネルにおいても，そのサービス水準と達成すべき性能項目を明文化し，適宜，性能評価を行った上，その状態に適した対策を講じていることを発信することが求められる．これまで，道路トンネルの建設段階(設計，施工)における性能評価の考え方は広く認識され，それに基づく性能評価や性能照査が実施されつつあるものの，維持管理段階の性能評価の考え方は未だ明確にされていない実情にある．他方，高速道路はトンネルだけでなく，橋梁，のり面，道路付属物，施設設備等，多数の構造物で構成されており，その機能を確保し続ける必要があるが，限られた予算の中で投資すべき対象の優先度付けを行うなど，効果的かつ効率的に維持管理していかなくてはならない．
本章では，高速道路トンネルの維持管理段階におけるサービス水準を設定し，その水準を達成するための性能（以下，要求性能）および要求性能を評価する基準を含めた性能評価手法の体系を構築して，性能評価手法の有用性を検証し，その上で，高速道路トンネルの維持
管理段階における、特定すべき課題を抽出する．

2.2

既往の取組み（1）トンネル構造物の性能規定
トンネル標準示方書［共通編］
・同解説/［山岳工法編］
・同解説（2016 年制定）では，トンネル構造物がその機能を発揮して使用目的を達成するために，機能に応じた要求性能を設定し，これを満足していることを照査することとされており，その枠組みを示している（図-2.1 参照）1）．性能規定の枠組みは，トンネル構造物の使用目的，機能，要求性能，照査にいたる一連のプロセスより構成される．トンネル構造物にはそれぞれに使用目的があり，機能はトンネルの使用目的に応じて定められる．すなわち，道路，鉄道，電力，通信，ガス，上下水道，地下河川等の使用目的に応じて，車両，歩行者，列車，電線，ガス管，水道用水，雨水，汚水等を安全かつ適切に通すことが，主な機能である．機能を確保するための要求性能は，その上位にある法的基準（法律，政令，省令等）で記述されるものや，その下位にある各事業者が独自に定める土木構造物の建設や維持管理に関する実務を示す個別
基準で記述されるものがある．照査の方法には照査アプローチ A と照査アプローチ B とがあり，照査アプローチ A はトンネル構造物の要求性能を適切な方法および信頼性で満足することが証明された照査法であり，照査アプローチ B は各事業者が独自で定める個別基準類がそれにあたり，これを「適合みなし規定」としている．

30

使用目的
機能
要求性能
（上位：法的基準）（下位：個別基準）

照査アプローチ A

照査アプローチ B（適合みなし規定）

図-2.1 トンネル構造物の性能規定の枠組み 1）

表-2.1 各用語の定義 2）

用語
機能
性能
要求性能

定義
構造物が必要とされる根本的な理由として果たすべき固有の役割，構造物が存在する本来の目的．
構造物が持っている能力．
構造物が機能を果たすうえで要求される能力．

（2）機能と要求性能
土木学会トンネル工学委員会「トンネル構造物の設計法の将来像と国際標準への対応に関する検討部会」では，表-2.1 に示すとおり，
「機能」，
「性能」，
「要求性能」の各用語について定義し，トンネル構造物の目的・機能からの要求性能を整理し，維持管理段階のおける性能規定に基づくマネジメントの概括的な考え方を示している 2)．機能とは，トンネルの場
合，「対象物（人・車・鉄道・下水等）を不具合なく通過・設置できる空間を確保すること」と定義しており，用途が「道路」となる場合は，「車両・歩行者を安全・円滑・快適に通行させることができ，所定の供用期間中にそれを維持・管理できる」としている（表-2.2 参
照）
．

31

表-2.2 用途別のトンネルの機能 2）
用途

機能

道路

車両・歩行者を安全・円滑・快適に通行させることができ，所定の供用期間中にそれを維持・管理できる．

鉄道

列車を所定の速度で安全・円滑・快適に運行させることができ，所定の供用期間中にそれを維持・管理できる．

電力

所定のケーブル条数を収納し送電でき，所定の供用期間中にそれを維持・管理できる．

通信

所定の電気通信用ケーブルを敷設・撤去でき，所定の供用期間中にそれを維持・管
理できる．

ガス
下水道・地下河川

所定のガス導管を設置でき，所定の供用期間中にそれを維持・管理できる．
所定の雨水・汚水を通水・貯留させることができ，所定の供用期間中にそれを維持・管理できる．

要求性能は以下に示す 7 項目とし，これをトンネルの基本要求性能としている（表-2.3
参照）2）．
①利用者の安全性能
トンネルの変形やはく落等によって，利用者の人命等の安全が脅かされない能力である．
はく落・漏水等によって利用者の安全が直接脅かされないことはもとより，鉄道トンネルや道路トンネルでは車両が安全に走行できること，非常時に利用者が安全に避難できることも含まれており，トンネルが機能を果たすうえで必要となる基本的な性能であるといえる．
②利用者の使用性能
利用者が快適にトンネルを利用できる能力である．快適に走行できること，通行規制を最小限にすることができること，利用者に不快感・不安感を与えるような漏水・ひび割れ等がないこと等が挙げられる．
③構造安定性能想定される作用に対してトンネル構造が安定している能力である．山岳トンネルでは地山の安定も含まれる．常時作用する荷重に対する安定性はもちろん，必要な耐震性能を有しており，近接施工や周辺環境の変化といった将来想定される荷重の変化に対して安定していること，さらには火災時でも安定していること，想定される施工時荷重に対しても安定していること等が挙げられる．
④耐久性能
想定される劣化要因に対して耐久力を有する能力である．すなわち，供用期間中を通じて要求性能を満足する状態を確保し続けられる性能であり，または状態変化を測定するための性能であるともいえる．具体的には鉄筋コンクリートの場合，中性化や塩害といった劣化要因に対して鋼材の防食性が良いことや，劣化要因となる漏水が最小限に抑えられている32

ことなどが挙げられる．
⑤管理者の使用性能
トンネルを運用する事業主体がトンネル機能を適切に発揮できるための能力である，人・車両・管路・水等の対象物が適切に通過・設置できる（必要な需要を満足できる）よう内空断面や線形が確保されていることや，列車の安定的な運行を阻害するようなはく落，漏水がないこと（鉄道），必要な諸設備が設置でき，また，これらが確実に稼働できることなどが挙げられる．
⑥維持管理性能
適切な維持管理が確実に行える能力である．広義には，トンネルがその機能を発揮できるようにトンネルの要求性能を維持することを維持管理と考えることもでき，日常の点検，清掃，補修・補強等が安全かつ容易にできることなど，狭義の（保守管理者レベルでの）維持管理のための要求性能として位置づけられる．
⑦周辺への影響度
トンネル周辺の人・環境・物件等への影響が最小限に抑えられている能力である．地下水への影響が少ないこと，周辺地盤への影響が少ないこと，周辺の物件への影響が少ないこと，
周辺での振動・騒音が少ないこと，さらには景観・美観を著しく損なわないことなどが挙げ
られる．

33

表-2.3 道路トンネルの機能と要求性能 2）
目的
(機能）

要求性能
大項目

中項目

小項目
良好なら道路線形を確保できる

安全に走行ができる

なめらかに走行できる
建築限界を確保できる
必要な視認性を確保できる

利用者の 利用者が安全
安全性能 に利用できる剥落が生じない
利用者の安全を直接漏水が生じない
脅かさない
必要な換気能力を確保できる
非常時に利用者が安 非常時に防災設備が確実に稼働する
全に避難できる
防災設備を適切に設置できる
快適に走行できる

良好なら道路線形を確保できる通行規制を最小限と補修頻度が少ない
することができる
利用者の 利用者が快適
使用性能 に利用できる 乗り心地がよい

乗り心地に影響するトンネル変形を生じない
利用者が不快感・不安感を持つような漏水・ひび割れが見られない

利用者に不快感・不必要な視認性を確保できる
安感を与えない
圧迫感のない坑門である【構造計算を必要としない化粧巻き覆工】
覆工が安定する（無筋ｺﾝｸﾘｰﾄ）
地山が安定する（無筋ｺﾝｸﾘｰﾄ）
常時作業する荷重にたいして安定する【構造計算を必要とする構造覆工】
覆工が安定する（鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄ）

車両・歩行
者を安全・
想定される作円滑・快適 構造安定 用に対して安 必要な耐震性能を有
性能
する
に通行させ
定している
ることがで
想定される荷重の変き，所定の化に対して安定する
供用期間中
にそれを維
持・管理で
火災時においても安
きる
定する

耐久性能

供用期間中に想定される地震動に対して覆工が必要な耐震性能を有する
供用期間中に想定される近接施工による影響や周辺環境の変化等，荷重条件の変化に対して必要な耐荷性能を有する【覆工を構造部材としている場合】
火災時にも覆工が安定する想定される劣 防食性がよい
鉄筋等の防食性がよい
化要員に対し覆工材が劣化しない 覆工材（コンクリート・煉瓦等）が侵食・劣化しないて耐久性がある

防水性がよい覆工・諸設備の劣化原因となる漏水が生じない

必要な需要を満足で必要な内空断面（建築限界）を確保できる管理者が適切 きる
管理者の
に供用（使
使用性能
必要なトンネル諸設
建築限界を侵すことなく非常用諸設備や管理用設備を収用）できる備を設置できる
容できる
安全・容易に点検・
日常の巡回・点検・清掃が安全・容易にできる
適切な維持管 清掃ができる
維持管理
理が確実に行性能
安全・容易に補修・ 対策工の足場の設置と，資材置場の確保ができる
える
補強ができる内空断面に補修・補強余裕が確保されている
地下水への影響が少 地下水位変動が許容範囲内であるない
周辺への地下水汚濁影響が許容範囲である
周辺地盤への影響が地表面の沈下・隆起が許容範囲内である
少ない
周辺の物件への影響
近接建物・埋設物等への影響が許容範囲内である周辺への影響が少ない
周辺へのが最小限に抑影響度
えられる
周辺での振動・騒音
周辺での振動・騒音が許容範囲内であるが少ない
周辺の大気環境への周辺の大気環境への影響が許容範囲内である
影響が少ない景観・美観を著しく
換気塔・坑口が周辺景観を損なわないデザインである
損なわない

34

2.3 維持管理段階における高速道路トンネルの性能評価手法の構築
2.3.1 高速道路トンネルを構成する要素
高速道路トンネル（山岳トンネル）を構成する構造物および施設設備の一例を図-2.2 お
よび表-2.4 に示す 3),4)．高速道路トンネルは覆工だけでなく，トンネル内に様々な構造物および施設設備が存在する．このため，高速道路トンネルの機能を確保するためにこれら全てを適切に維持管理する必要がある．

図-2.2 高速道路トンネルの構成
表-2.4 高速道路トンネルの構成要素一覧 3)4)
点検箇所

点検部位

覆工

－

坑門

土木構造物

－

内装工

直張り・浮かし張り内装板，胴縁

天井板

－

漏水防止樋
はく落対策施設

樋・はく落対策網（ネット）
ボルト・ナット（取付金具）

排水施設

円形水路

路面

舗装，縁石
附属物本体（内装板．手摺，標識，警報表示板，吸音板など）
その他
トンネル附属物

内装工などトンネル内附属物を取り付けるための金具類
車線分離標，視線誘導標，距離標，区画柵等

施設設備

避難通路

避難連絡坑・避難坑・立坑等

トンネル照明設備

トンネル灯，ケーブルラック，標識灯

トンネル非常用設備

水噴霧放水ヘッド及び配管

トンネル換気設備

送排風機風路，ジェットファン

電気集じん設備

送排風機風路可変式情報板設備

支柱及び基礎，情報板

可変式速度規制標識設備

支柱及び基礎，速度規制標識，制御器

計測設備

支柱及び基礎，煙霧透過率計（ＶＩ計），風向風速計

ＣＣＴＶ設備

支柱及び基礎，カメラ

トンネル内放送設備

スピーカー，空中線及び終端抵抗器

移動無線設備

支柱，鉄塔及び基礎，誘導線及び終端抵抗器，アンテナ

非常電話設備

支柱及び基礎，標識板

通信線用線路設備

配管及びプロボックス

ハイウェイラジオ設備

支柱及び基礎，標識板

35

2.3.2

性能評価手法の構築

性能評価手法は，図-2.3 に示す流れで構築した．高速道路トンネルの維持管理段階のおける性能評価手法の構築を行うためには，維持管理段階に着目した性能評価の新たな枠組
みを検討する必要があり，また，設計・施工段階における要求性能との整合を図る必要がある．
これらの検討を踏まえ，高速道路トンネルの維持管理段階における性能評価手法を構築する．さらに維持管理における点検・診断および措置の実務に実用するための性能評
価項目の絞り込みを行う．

①性能評価の枠組み（維持管理）②要求性能の設定（設計・施工・維持管理）③要求性能に対する性能評価指標の設定（設計・施工・維持管理）④

性能評価指標に対する性能評価基準の設定（維持管理）※赤枠本研究で新たに提案する内容

図-2.3 高速道路トンネルの維持管理段階における性能評価手法の構築の流れ

36

（１）性能評価の枠組み
高速道路トンネルを対象とした維持管理段階における性能評価の枠組みを図-2.4 に示す．
使用目的は高速道路となり，機能は「車両を安全・円滑に通行させることができ，所定の供用期間中にそれを維持・管理できる」とする．この定義は，道路法 42 条を基本としたものであることから，高速道路，国道，県道，一般道等，規格にかかわらず定義したものである
ため，道路の規格や重要度に応じた，サービス水準の設定が必要である．
高速道路トンネルのサービス水準は，交通量，車両の設計速度等によって定められ，また，トンネル施設設備については，各種要領等の技術基準によって定めることとし，要求性能は
サービス水準で定めた項目を評価できる性能項目とする．次に要求性能の評価にあたっては，評価可能な性能評価指標および性能評価基準を点検・診断の実務と整合させて構築する．

高速道路

使用
目的

車両を安全・円滑に通行させることができ，所定の供用期間中にそれを維持・管理機能できる
トンネル内を安全・快適に高速走行でき

サービス水準る・コンクリート片・附属物が落下する恐れがない

要求性能

・視環境が良好である 等

性能評価指標と性能評価基準

図-2.4 性能評価の枠組み

37

（２）要求性能の設定
要求性能は，「利用者の安全性能」，「利用者の使用性能」，「構造安定性能」，「耐久性能」，「管理者の使用性能」，「維持管理性能」，「周辺への影響度」の 7 つに分類した．表-2.5 は高速道路トンネルの要求性能を整理したものである．この要求性能は高速道路トンネルの土木構造物，施設設備のすべてを網羅しており，かつ，設計，施工および維持管理段階の要
求性能と整合させている．とくに，現状のトンネル点検において課題となる覆工表面の汚れ等についても要求性能項目として扱うものとし，利用者の安全性能の中項目に「変状把握が可能であり，適切に評価診断できる」，小項目に「汚れの付着や附属物により劣化損傷の把握が阻害されていない」という要求性能を設定した．
表-2.5 高速道路トンネルの要求性能（設計，施工，維持管理）2)一部加筆

新たに提案する要求性能

38

（３）性能評価手法の構築
高速道路トンネルの維持管理段階における性能評価手法の構築は，以下のプロセスに基づき，策定を行った．
①

各要求性能に対する性能代替指標の抽出（設計，施工，維持管理）②

維持管理段階で着目すべき要求性能および性能代替指標の抽出および性能代替指標に対する性能評価基準の設定①

各要求性能に対する性能代替指標項目の抽出（設計，施工，維持管理）
性能代替指標とは要求性能を評価するための設計項目および点検項目としている．表-

2.6 に示すとおり，利用者の安全性能を確保するためには道路線形，建築限界および平均路
面輝度等の設計段階で評価すべき項目，浮き・はく離，ひび割れ及び漏水等の維持管理段階で評価すべき項目を設定した．また，中項目（変状把握が可能であり，適切に評価診断できる），小項目（汚れの付着や附属物により劣化損傷の把握が阻害されていない）という要求性能に対しては，これまで評価事例がないため，本検討では壁面輝度を性能代替指標として設定した．
②

維持管理段階で着目すべき要求性能および性能代替指標の抽出および性能代替指標に対する性能評価基準の設定
本章の目的である維持管理段階における高速道路トンネルの性能評価手法の構築に向けて，①で策定した性能評価は設計，施工および維持管理のすべての段階に対し，対象としたものであるため，高速道路トンネルの維持管理に携わっている技術者の意見を踏まえ，維持
管理段階で着目すべき，要求性能および性能代替指標について整理を行った（表-2.7 参照）．
次に整理した要求性能および性能代替指標について，評価基準を設定した．評価基準とは性能代替指標を具体的に評価する基準であり，例えば，浮き・はく離やひび割れ等について
は，点検評価で用いられている判定（個別判定や健全度評価）となり，平均路面輝度は設計段階で定められた平均輝度値となる（表-2.7 参照）．
土木構造物（覆工，監視員通路，内装工，排水施設）に対して構築した性能評価は，【参考資料①】に添付する．

39

表-2.6 要求性能と性能代替指標（設計，施工，維持管理）
要求性能
大項目

中項目

2）一部加筆小項目

性能代替指標2） 一 部 加 筆

良好な道路線形を確保できる
設計速度,最少曲線半径,曲線長,緩和曲線長,縦断勾配,最少縦断曲線半径
なめらかに走行できる
安全に走行ができる
建築限界を確保できる

建築限界

必要な視認性を確保できる

平均路面輝度,照明器具の間隔とちらつき,視機能低下グレア

非常時に防災設備が確実に稼働するトンネル等級に応じた諸設備,避難連絡坑,避難坑
非常時に利用者が安全に避難できる
利用者の安全 安全に利用
性能できる

防災設備を適切に設置できる
必要な換気能力を確保できる

煤煙濃度（100m透過率）,CO濃度

はく落が生じない

豆板,スケール,ひび割れ（材料劣化）,ブロック状（閉合）,補修材劣化,打継
目の目地切れ・段差目地のずれ・開き，ライニングの劣化（浮き・はく離）,不要金具の腐食,ロックボルト腐食,アンカーボルトの腐食,異物混入

漏水が生じない

漏水

利用者の安全を直接脅かさない

変状把握が可能であり，適切に評価診断 汚れの付着や附属物により劣化損傷の把ができる握が阻害されていない

壁面輝度

快適に走行できる

良好な道路線形を確保できる

設計速度,最少曲線半径,曲線長,緩和曲線長,縦断勾配,最少縦断曲線半径

良好な路面を確保できる

わだち掘れ,すべり抵抗,IRI,段差,ポットホール,クレーム

漏水が生じない

漏水

必要な視認性を確保できる

平均路面輝度,照明器具の間隔とちらつき,視機能低下グレア

利用者が快 乗り心地がよい
利用者の使用
適に利用で性能きる
利用者に不快感・不安感を与えない覆工が安定する
常時作業する荷重にたいして安定する
地山が安定する
必要な耐震性能を有する
構造安定性能耐久性能

覆工が必要な耐震性能を有する

想定される
作用に対し
供用期間中に想定される近接施工によるて安定して 想定される荷重の変化に対して安定する 影響や周辺環境の変化等，荷重条件の変いる化に対して必要な耐荷性能を有する

支保構造，覆工厚，強度，背面空洞，外力による変状（ひび割れ幅・長さ,方向性,ひび割れ幅の分布,パターン（亀甲状・閉合型・交差・分離）,エフロ
レッセンス,漏水

火災時においても安定する

火災時にも覆工が安定する

覆工厚，強度，背面空洞，外力による変状（最大ひび割れ幅,最大ひび割れ幅の長さ,方向性,ひび割れ幅の分布,パターン（亀甲状）,パターン（閉合型）,
パターン（交差・分離）,エフロレッセンス,漏水

防食性がよい鉄筋等の防食性がよい

鋼材腐食，鋼繊維の腐食

覆工，附属物等が劣化してしない

豆板,スケール,ひび割れ（材料劣化）,ブロック状（閉合）,補修材劣化,ライ
ニングの劣化（浮き・はく離）,不要金具の腐食,ロックボルト腐食,アンカー
ボルトの腐食,異物混入
漏水による酸・塩類（硫黄・塩酸・酢酸）の流入の有無,漏水によるカルシウ
ムの溶脱,含有塩分量,中性化
ハンドレール（損傷,腐食）
直張り内装板（タイルの浮き・はく離），浮かし張り内装板（内装板の脱落・汚れ）,胴縁（腐食,破損,脱落変形）
樋のつまり・破損・腐食・亀裂・変形・欠損,ボルト・ナット（取付金具）の腐食・脱落・緩み
洗浄用排水ますの蓋の破損,腐食,変形
円形水路の変状

覆工・諸設備の劣化原因となる漏水が生じない

漏水，樋のつまり・破損・腐食・亀裂・変形

想定される劣化要因に 覆工，附属物等が劣化してしない
対して耐久
性がある

防水性がよい管理者が適 必要な需要を満足できる管理者の使用
切に使用で性能きる必要なトンネル諸設備を設置できる
安全・容易に点検・清掃ができる
適切な維持
維持管理性能 管理が確実に行える
安全・容易に補修・補強ができる

必要な内空断面（建築限界）を確保できる
建築限界
建築限界を侵すことなく非常用諸設備や管理用設備を収容できる日常の巡回・点検・清掃等の作業について，安全を確保しながら作業ができる
対策工の足場の設置と，資材置場の確保ができる
内空断面に補修・補強余裕が確保されている

監視員通路の有無,通路の高さ・幅,手摺の高さ

建築限界

地下水位変動が許容範囲内である
地下水への影響が少ない

周辺への
影響度

周辺地盤への影響が少ない
周辺への影
響が最小限
周辺の物件への影響が少ないに抑えられる
周辺での振動・騒音が少ない
周辺の大気環境への影響が少ない
景観・美観を著しく損なわない

周辺への地下水汚濁影響が許容範囲である

お客様の声，沿線住民からの要望

地表面の沈下・隆起が許容範囲内である
近接建物・埋設物等への影響が許容範囲内である
周辺での振動・騒音が許容範囲内である
周辺の大気環境への影響が許容範囲内である換気塔・坑口が周辺景観を損なわないデ
ザインである

環境基準により評価,お客様の声，沿線住民からの要望
環境基準により評価,お客様の声，沿線住民からの要望
坑門の構造

本研究で新たに提案する部分

40

表-2.7 維持管理段階に着目した性能評価
性能代替指標段階※建設（設計，施工），維持管理

設計速度,最少曲線半径,曲線長,緩和
曲線長,縦断勾配,最少縦断曲線半径

建設

要求性能
中項目2） 一 部 加 筆

大項目

小項目2） 一 部 加 筆
良好な道路線形を確保できる
なめらかに走行できる

安全に走行ができる

建築限界を確保できる

建築限界

必要な視認性を確保できる

平均路面輝度,照明器具の間隔とちらつき,視機能低下グレア

非常時に防災設備が確実に稼働する
非常時に利用者が安全に避難できる
利用者の安 安全に利用で全性能きる

防災設備を適切に設置できるトンネル等級に応じた諸設備,避難連
絡坑,避難坑必要な換気能力を確保できる

煤煙濃度（100m透過率）,CO濃度

はく落が生じない

豆板,スケール,ひび割れ（材料劣化）,ブロック状（閉合）,補修材劣化,打継目の目地切れ・段差目地のずれ・開き，ライニングの劣化（浮き・はく離）,不要金具の腐食,ロッ
クボルト腐食,アンカーボルトの腐食,異物混入漏水が生じない

漏水

利用者の安全を直接脅かさない

変状把握が可能であり，適切に評価診断ができ 汚れの付着や附属物により劣化損傷の把壁面輝度る
握が阻害されていない
快適に走行できる乗り心地がよい建設
建設，維持管理
建設
建設
建設

維持管理

維持管理
維持管理

良好な道路線形を確保できる

設計速度,最少曲線半径,曲線長,緩和
曲線長,縦断勾配,最少縦断曲線半径

建設

良好な路面を確保できる

わだち掘れ,すべり抵抗,IRI,段差,
ポットホール,クレーム

維持管理

漏水が生じない

漏水

維持管理

必要な視認性を確保できる

平均路面輝度,照明器具の間隔とちらつき,視機能低下グレア

利用者の使 利用者が快適
用性能に利用できる
利用者に不快感・不安感を与えない

建設，維持管理

覆工が安定する
常時作業する荷重にたいして安定する
支保構造，覆工厚，強度，背面空洞，外力による変状（ひび割れ幅・長さ,方向性,ひび割れ幅の分布,パターン（亀甲状・閉合型・交差・分供用期間中に想定される近接施工による 離）,エフロレッセンス,漏水
影響や周辺環境の変化等，荷重条件の変化に対して必要な耐荷性能を有する
地山が安定する想定される作 必要な耐震性能を有する
構造安定性用に対して安能定している想定される荷重の変化に対して安定する

耐久性能

建設，維持管理

火災時においても安定する

火災時にも覆工が安定する

覆工厚，強度防食性がよい鉄筋等の防食性がよい

鋼材腐食，鋼繊維の腐食

維持管理

覆工，附属物等が劣化してしない

豆板,スケール,ひび割れ（材料劣化）,ブロック状（閉合）,補修材劣化,ライニングの劣化（浮き・はく離）,不要金具の腐食,ロックボルト
腐食,アンカーボルトの腐食,異物混入
漏水による酸・塩類（硫黄・塩酸・酢酸）の流入の有無,漏水によるカルシウムの溶脱,含有塩分量,中性化
ハンドレール（損傷,腐食）
直張り内装板（タイルの浮き・はく離），浮かし張り内装板（内装板の脱落・汚れ）,胴縁（腐食,破損,脱落
変形）
樋のつまり・破損・腐食・亀裂・変形・欠損,ボルト・ナット（取付金具）の腐食・脱落・緩み
洗浄用排水ますの蓋の破損,腐食,変形
円形水路の変状維持管理

防水性がよい覆工・諸設備の劣化原因となる漏水が生 漏水，樋のつまり・破損・腐食・亀
じない
裂・変形

維持管理

必要な需要を満足できる必要な内空断面（建築限界）を確保できる

必要なトンネル諸設備を設置できる建築限界を侵すことなく非常用諸設備や管理用設備を収容できる

建設

安全・容易に点検・清掃ができる

日常の巡回・点検・清掃等の作業につい 監視員通路の有無,通路の高さ・幅,て，安全を確保しながら作業ができる
手摺の高さ

建設

想定される劣化要因に対し 覆工，附属物等が劣化してしないて耐久性がある

管理者の使 管理者が適切用性能に使用できる

覆工が必要な耐震性能を有する

適切な維持管
維持管理性
理が確実に行 安全・容易に補修・補強ができる
能
える

建設

建設
建築限界

対策工の足場の設置と，資材置場の確保ができる
内空断面に補修・補強余裕が確保されて
いる

建築限界

変状把握が可能であり，適切に評価診断ができ 汚れの付着や附属物により劣化損傷の把壁面輝度る
握が阻害されていない

建設

維持管理

地下水位変動が許容範囲内である
地下水への影響が少ない

周辺への
影響度

周辺地盤への影響が少ない
周辺への影響が最小限に抑 周辺の物件への影響が少ない
えられる
周辺での振動・騒音が少ない
周辺の大気環境への影響が少ない
景観・美観を著しく損なわない

周辺への地下水汚濁影響が許容範囲である

お客様の声，沿線住民からの要望

地表面の沈下・隆起が許容範囲内である
近接建物・埋設物等への影響が許容範囲内である
環境基準により評価,お客様の声，沿周辺での振動・騒音が許容範囲内である
線住民からの要望
周辺の大気環境への影響が許容範囲内で 環境基準により評価,お客様の声，沿ある線住民からの要望
換気塔・坑口が周辺景観を損なわないデ
坑門の構造
ザインである

建設

建設※着色箇所：維持管理に関する項目

41

（４）維持管理段階への性能評価手法導入の効果
効果①：利害関係者へのアカウンタビリティを果たすための道具となる．
高速道路のトンネルは重要なインフラ施設の一つであり，これを安全に運用していく必要があるとともに，公共インフラ施設の安全性を社会に説明することが要請されており，これをより具体的に分かりやすく説明できることを可能にする．
効果②：維持管理計画策定の支援
予算制約を受ける維持管理において，性能評価は合理的な意思決定手法となり，対策の優先順位を反映した維持管理計画の策定を可能にする．
効果③：技術者の育成
高速道路を管理する技術者はトンネルだけではなく，橋梁，のり面，橋梁付属物，道路付
属物と多岐にわたって管理しなければならない．とくに，若手技術者については，新規建設が少ない現状において，多岐にわたる構造物を管理するための設計要領，点検要領，その他
要領等，膨大な技術資料を理解し，活用することが求められる．本研究で構築した要求性能と性能評価（表）は，建設・維持管理で適用すべき基準類と関連づけされており，高速道路
トンネルを管理する技術者の学習教材となる．

42

2.4

性能評価を踏まえた新たな維持管理技術の分析

高速道路トンネルの維持管理する上で潤沢な予算が確保できることが可能となれば，すべての要求性能を満たすよう維持管理計画を策定し，実行すればよいが，実態は予算が限られるため，対策の優先順位をつけた維持管理計画を策定する必要がある． ここでは，前述
した性能評価手法を実トンネルの性能評価に適用することで必要となる技術を分析する．
高速道路にかかわる利用者，管理者，沿線の近隣住民等を対象として，それらを第一者，第二者，第三者と定義する．第一者は利用者であり，利用者が安全にトンネルを使用でき，各作用に対して安全な構造と快適に使用できることが求められる．また，第二者は管理者であり，管理者が適切に運用でき，安全・容易に維持管理できることが求められる．第三者は道路沿線の近隣住民であり，周辺環境への悪影響を最小限に抑えることが求められる．
表-2.8 にトンネルの目的，対象および要求性能の関係を示す．予算が限られることを前提とする場合，優先的に高位にくる性能は①利用者の安全性能，③構造安定性能，②利用者の使用性能，④耐久性能となり，これらを優先度して維持管理計画を策定する必要がある．
さらに，①利用者の安全性能，③構造安定性能の確保をとくに優先すべきである．
また，前章で示した点検評価の傾向だけでなく，性能評価手法を用いた維持管理計画を策定することで，目標とするサービス水準に対し，確保すべき要求性能が明らかとなり，管理者だけでなく，利用者に対してもより合理的な維持管理計画を示すことが可能となる．

表-2.8 対象・目的と優先すべき要求性能
目的

対象

安全に関するもの

第一者

利用者（運転手，乗客）①利用者の安全性能②構造安定性能

第二者

管理者⑥維持管理性能第三者

近隣住民⑦周辺への影響度

43

使用に関するもの④
耐久性
能③利用者の使用性能⑤管理者の使用性能⑥維持管理性能⑦周辺への影響度

これらを踏まえ，第１章で論じた高速道路トンネルに生じる変状に対応する新たな維持管理技術の抽出とその課題を以下に示す．
「覆工」
覆工については，利用者の安全性能（利用者の安全を直接脅かさない，変状把握が可能であり，適切に評価診断できる），構造安定性能（常時作用する荷重に対して安定する）の確保がとくに重要な性能である．これらの性能は，外力，材質劣化，漏水を主な変状要因として取り扱っており，中でも，従来は外力変状が覆工構造の安定性を低下させ，大規模な事故の発生に繋がる恐れがあることから，早期に検知して対策を講じることに主眼をおいた維
持管理の考え方が主であった．
しかしながら，前章で示したとおり，経年劣化による老朽化が著しい矢板工法トンネルは，
外力変状よりも材質劣化や漏水等の変状が多く確認されており，これらはトンネル構造の安定性よりも利用者への事故発生リスク高くする要因となっていることから，利用者の安
全性能の確保を優先する考え方も重要であると考える．
利用者への事故発生リスク要因である，うき，はく離等の変状は，矢板工法の場合，漏水を伴うことが多い．現状の技術では漏水を完全に止めることは難しい．また，補修補強工法
として，繊維シート接着工法などの従来工法を適用した場合，漏水等の影響を受け，数年後
もしくは数十年後に再劣化することが懸念される．このため，長期にわたって漏水による再劣化が生じることのない，補修補強工の技術開発が必要である．
一方，長期間供用されている高速道路トンネルの覆工表面は，通行車両の排気ガスに含まれる煤や油，通行車両からの引き込み雨水に路面の埃が混入した汚濁水の飛散による汚れ，
ひび割れからの漏水に伴うエフロレッセンス等が，付着している場合が多く確認されている．これらは，高速道路トンネル内の視環境を悪化させるとともに，覆工の変状状態の正確な把握を困難にしている．さらに，矢板工法トンネルでは，目地やひび割れから漏水が生じる場合が多く，導水樋を用いた対策が多用されているが，導水樋を設置する行為が導水樋によって覆われた箇所のひび割れや漏水などの変状の把握を困難としていることから，覆工の変状把握の精度を向上させる技術が必要である．

44

図-2.5 繊維シート工の変状例

図-2.6 繊維シート工の変状例

図-2.7 繊維シート工の変状例

45

「内装工」
内装工については，利用者の安全性能（安全に走行できる，利用者の安全を直接脅かさない），耐久性能（附属物等が劣化していない）の確保が重要である．
高速道路は一般道路に比べ高速で長時間の走行が行われることが多く，トンネルにおいては内装工の効果がより一層重要視される．トンネルは橋梁や土工部と異なる空間である
ため，運転者がトンネル内を安全かつ快適に走行するためには，良好な視環境を確保する必要がある．すなわち，内装工の役割は車両の走行速度に応じたサービス水準に対し，トンネ
ル壁面を高輝度に保持するとともに美観を整えトンネル内の視環境を改善することは，前方車輌や障害物の背景となり，視認性の向上，視線誘導効果，照明の効果（平均路面輝度の確保）等である．
従来，トンネル内装工は，タイルを用いた直張り，繊維強化セメント板や金属板を用いた浮かし張りが主に採用されてきた．しかしながら，図-2.11 に示すとおり，直張りタイルのはがれ，浮かし張り取付金具の腐食等の変状が見受けられるとともに，浮かし張り内装工が落下する危険性もある 5)．したがって，サービス水準を確保するため，事故発生リスクの抑止・防止を目的とした新たな工法の開発が必要である．

図-2.8 トンネル内装工の変状例 5)

図-2.9 トンネル内装工の変状例

46

2.5

まとめ

本章では，高速道路トンネルの維持管理段階におけるサービス水準を設定し，その水準を達成するための要求性能および性能を評価する基準を定めた性能評価手法の体系を構築した．また，性能評価を用いて，今後必要となる新たな維持管理技術の抽出とその課題について論じた．以下がそのまとめである．
(1) 既往の枠組みは使用目的に関わらず，トンネル全般に対する調査，設計及び施工を対象としたものであり，維持管理を対象としたものではないため，高速道路トンネルを対象として維持管理段階における性能評価の新しい枠組みを提案した．
(2) 各要求性能に対する性能代替指標について，設計・施工段階だけでなく維持管理段階も含めた評価すべき項目を提示した．さらには，維持管理段階で着目すべき，要求性能および性能代替指標について整理し，整理した要求性能および性能代替指標について，土木構造物および施設設備の性能評価を策定した．
(3) 前章で示したとおり，高速道路トンネルの変状がとくに多いとされている，「覆工」および「内装工」に対し，本章で構築した性能評価手法を踏まえ，検討すべき新たな維持管理手法の抽出とその課題を提案した．

47

【参考文献】
1) (社)土木学会：トンネル標準示方書【共通編】・同解説【山岳工法編】
・同解説，丸善出版（株），2016.12.
2) (社)土木学会：トンネルライブラリー21，性能規定に基づくトンネル設計とマネジメン
ト，丸善出版（株），2009.10.
3) 中日本高速道路（株）：保全点検要領 構造物編，2015.4.
4) 中日本高速道路（株）：施設保全管理業務共通仕様書，2012.7.
5) 西日本高速道路（株）＜http://corp.w-nexco.co.jp/corporate/release/chugoku/h26/0618/＞，
2022.4.20 アクセス

48

第３章
3.1

覆工の変状把握の精度向上技術の提案

概要

長期間供用されている高速道路トンネルの覆工表面は，通行車両の排気ガスに含まれる
煤や油，通行車両からの引き込み雨水に路面の埃が混入した汚濁水の飛散による汚れ，ひび割れからの漏水に伴うエフロレッセンス等が付着している場合が多く確認されている（図3.1 参照）．
覆工表面の汚れの主な原因である排気ガスの規制は，1966（昭和 41）年にガソリン車の一酸化炭素の濃度測定の導入が契機となり，1972（昭和 47）年にディーゼル車の黒煙の規制が施行され，その後，順次規制が強化されてきている 1）．しかしながら，約 40 年以上の長期に亘って供用されてきた道路トンネルの覆工表面は煤や油により汚れている場合が多く，また，通行車両からの引き込み雨水に路面の埃が混入した汚濁水の飛散や漏水に伴うエフロレッセンスの付着があいまって，覆工表面の変状状態の正確な把握を困難にしている（図-3.2 参照）．

図-3.1 長期間供用されている高速道路トンネル

図-3.2 覆工表面状態の一例

49

図-3.3 導水樋の設置状況一例

さらに，矢板工法で施工されたトンネルでは，建設時に湧水の多い箇所において，鋼製支
保工にビニール製の導水シートを施工することや，覆工目地部に止水板を入れ，漏水の防止対策が施されているものの，防水シートが施されていないため，目地やひび割れから漏水が生じる場合が多く，導水樋を用いた対策が多用されている（図-3.3 参照）．しかしながら，導水樋を設置する行為は，導水樋によって覆われた箇所の覆工表面に生じているひび割れや漏水などの変状の把握を困難にしている．とくに，導水樋が施されている箇所は他と比べて変状が著しい場合が多いため，導水樋で覆われた箇所の内部の可視化は変状把握において重要な意味をもつ．
本章は覆工表面に生じる変状把握の精度向上を目的として，覆工表面の洗浄手法を検討
し，洗浄が変状把握に与える影響を明らかにするとともに，透明型導水樋により覆われた箇所の変状把握の新たな手法を論じる．

50

3.2

既往の研究

近年のトンネル点検技術として，レーザー，CCD カメラ，ラインセンサーカメラ等による各種走行型覆工画像撮影技術が開発され，実務で用いられている 2)．これらの走行型の手法は現地での近接目視点検（図-3.4 参照）の支援を目的とし，覆工表面画像を撮影（ひび
われ幅の認識精度 0.5mm 程度）し，これを基にひびわれ展開図を作成することを可能とする．このため，点検作業時間の短縮を図るとともに，計測時の走行速度も比較的高速（50km/h以上等）である．走行型覆工画像撮影技術による覆工画像撮影状況および覆工画像の例を図-3.5 に示す 3)．走行型覆工画像撮影技術の開発は積極的に進められており 3)，点検の高精度化および効率化を目指して技術開発および現地適用が進んでいる．機械化にあたって，佐野ら 4)は，レーザー光線等を用いた点検の計測システムから得られる覆工表面の連続印刷画像を，技術者が机上にて解析する場合の推定精度および業務経験に応じて設定した能力の影
響について検討を行った．その結果，連続印刷画像解析は，現地での近接目視点検に対しても，比較的精度よくひび割れの状況を把握することができるものの，その精度は技術者の能力によって異なるとともに，覆工の汚れによって誤差が生じること等を指摘している 4)．

図-3.4 近接目視・打音点検状況

図-3.5 覆工画像撮影状況及び覆工画像の一例 2)3)51

また，従来の技術者による現地での近接目視点検に代わる点検システムとして，60km/h 程度の速度で覆工表面を計測できる車両を活用した新点検システムを提案している 5)．これによると，①計測車両を用いて覆工コンクリートの表面状態を計測し，②得られた連続印刷画
像を机上にて目視確認する，③評価点と健全度の閾値を照合することで，現地点検の必要性を判定する，④現地点検が必要と判断されたスパンは，近接目視・打音点検を適用し，⑤変状状態を現地で再確認し，健全度判定や進行性を勘案した上で，健全度ランクを判定するシステムとして図-3.6 が示され，①～③の作業を点検 A，④⑤の作業を点検 B と称している．
この 2 段階の新点検システムは，健全度評価基準を整備することにより，点検 A で覆工
コンクリートの健全度評価を机上にて定量的に行い，点検 B で現地点検を必要とするスパンの抽出を行うことで，数量の把握が容易であり効率的な現地点検計画を立案できるとした．また，海瀬ら 6）は，走行型覆工画像撮撮影技術が，近接目視点検の代替の可能性について検討している．近接目視点検と比較した場合，走行型覆工画像撮撮影技術による点検は，
ひび割れ検出精度が同等以上であると考えられること，ひび割れ位置も再現性も非常に高いことを明らかとし，トンネル覆工の健全度評価の定量化やひび割れの進行性の把握等の点検高度化をもたらす可能性が高いことを示している．これらのことから，走行型覆工画像
撮撮影技術による点検を近接目視点検に代替とすることで図-3.7 に示すような点検回数における点検内容の効率化を可能にすると考えられている．

初期点検
異常気象時等近接目視・打音等
点検計画

臨時点検

日常点検

詳細点検A

定期点検

個別

車上目視等

ⅰ)覆工コンクリート表面計測ⅱ)机上での近接目視点検ⅱ-1）ひび割れ展開図等の作成
ⅱ-2）評価点算シートの記入

遠望目視等(必要に応じて)(毎日～2日毎)(1年毎)(5年毎を標準)

要監視・対応不要ⅲ）健全度ランクの一次判定（健全度ランクⅤ.Ⅵ）

要現地点検(健全度ランクⅠ～Ⅳ)
詳細点検Bⅳ）近接目視・打音等

要監視・対応不要ⅲ）健全度ランクの二次判定（健全度ランクⅤ.Ⅵ）

要対策(健全度ランクⅠ.Ⅱ.Ⅲ.Ⅳ)
補修・補強の区分

補強ランクの判定

補修ランクの判定

Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ

対策工実施

A．B．C．D対策工の計画・調査・設計

図-3.6 高速道路トンネルの新点検システム 5)52筆者ら 7)，8)は，走行型覆工画像撮影技術の信頼性の向上を目的に，矢板工法トンネルにおける近接目視点検結果と走行型覆工画像撮影技術を用いた点検結果を比較し，走行型覆工
画像撮影技術の信頼性を検討した．その結果，図-3.8 に示すとおり，走行型覆工画像撮影技術を用いた点検結果と近接目視点検結果は、概ね一致しており，走行型覆工画像撮影技術の信頼性を確認できたものの，トンネル附属物の背面にあるひび割れ，遊離石灰や煤の汚れに覆われたひび割れおよび漏水樋内部のひび割れについては，走行型覆工画像撮影技術では確認できないため，近接目視点検も併せて実施する必要があると判断する．

図-3.7 点検回数における点検内容の変更 6)←覆工画像では把握できなかったひび割れ

覆工画像撮影による展開図

近接目視による展開図

図-3.8 近接目視点検結果と走行型覆工画像撮影技術の点検結果の比較例 7)8)53

また，図-3.9 に示すとおり，長期間供用されている覆工表面は煤煙が厚く付着している
ため，ひび割れの識別が困難であるため，点検精度に支障をきたす恐れがある．他方，樋口ら 9）は，長期間供用されている鉄道トンネルでは，とくに，蒸気機関車による煤煙が付着しており，清掃の必要性を指摘している．そこで，レンガ等の覆工表面を傷めることなく，清掃できることを目指し，ウォ－タ－ジェット工法を用いた清掃方法を検討した.しかしながら，ウォ－タ－ジェット工法による清掃方法は，一定の効果は確認できたものの，清掃の作業性および安全性を確保するためには機械化が必要であること，飛散水の回収や除去物の飛散対策を検討する必要があるとしている．長田ら 10)は，表-3.1，図-3.10 に示すとおり，炭酸カルシウム，スポンジ，ドライアイスのブラスト材を用いて吹き付ける清掃方法を検討している．これによると，炭酸カルシウムやスポンジの使用に効果が得られている．しかし，炭酸カルシウムやスポンジのブラスト材を用いた清掃方法では，吹き付けたブラスト
材および除去した煤煙が飛散し，多くの粉塵が発生し，飛散防止用にシートやネットの設置，飛散防止カップおよび吸引装置等の養生を講ずることが必要であるとしている．

表-3.1 覆工表面清掃方法の検討 10)
工法種別
評価項目

A工法

B工法

C工法

圧力

0.45Mpa

0.50Mpa

研清材使用量7.8Kg/m

2

13.7Kg/m

2

22.4Kg/m

0.55Mpa

スタンドオフ20～40cm

10～40cm

5～20cm60～90°

2

投射角度45～90°

30～45°

煤煙の除去

○

○

△

れんが母材の損傷

一部有り

無し

無し

目地材用の損傷無し

清掃時間3.7分/m

4.3分/m無し

22.5分/m

研掃材の飛散非常に飛散

約5mの飛散

無し

除去した
煤煙の飛散

微粒分の
飛散，浮遊

微粒分の
飛散，浮遊

ほぼ無し

騒音

103db

105db

100db

2

図-3.9 供用中の覆工表面状態

無し
2

2

図-3.10 覆工表面清掃作業

54

3.3

走行型トンネル撮影システムによる点検

高速道路トンネルの詳細点検は，近接目視点検の支援を目的として走行型トンネル撮影
システム（図-3.11 参照）を導入している．走行型トンネル撮影システム 3）は，複数台のデ
ジタルビデオカメラを搭載した車両で走行しながら，覆工コンクリ－ト表面を撮影することで変状を把握するものである．画像撮影前に，モ－ビル・マッピング・システム（以下，MMS と呼ぶ）により，トンネル三次元座標デ－タを取得し，トンネルの断面形状，寸法，
スパン長および施設設備の位置情報を取得する．次に，MMS で測定したトンネルの断面形状にあわせて，個々のカメラと覆工面との距離（撮影距離）および撮影角度を設定して時速80km/h で車両を走行しながら，走行車線および追越車線を各々半断面ずつ撮影する（図3.12 参照）．なお．非常駐車帯部は断面形状が異なるため，カメラ設定を変更して，別途に撮影を行う．
画像を取得後，その画像から変状展開図を作成することによって，変状の種類やその程度を机上で判定するものである．ここで，点検の対象となる変状は，ひび割れ，補修材劣化，豆板（ジャンカ），エフロレッセンスおよび漏水等であり，ひび割れについては計測精度を考慮し，その幅が 0.5mm 程度以上としている．これらの変状を覆工コンクリ－トの一打設長となるスパン単位で，変状展開図および点検シートを作成し，重点点検箇所や重点点検ス
パンの判定を行うものである．したがって，走行型トンネル撮影システムを適用する詳細点
検は，覆工に生じる変状を巨視的に把握するスクリーニングとしての役割が大きい．

図-3.11 覆工表面撮影状況

図-3.12 覆工画像撮影範囲

55

3.4

覆工洗浄の概要

供用から約 40 年経過した高速道路トンネルの覆工表面を洗浄する手法として，ウォータ
ージェット工法をとり上げる．同工法は建物の外壁，劣化コンクリート，浄化槽，橋脚などのチッピング，目荒らしおよびライニングのはくり作業に使用されているものである．本章
では，ウォータージェット工法による覆工洗浄の手法を検討するとともに，それが変状把握に与える影響を検証する．
ウォータージェットによる覆工表面の洗浄の実績はあるものの 9),10)，様々な汚れに対する洗浄であること，覆工コンクリート表面の強度が，その設計値を上回るなど，大きく変動す
る場合もあることから，洗浄手法を合理的に定める必要がある．そこで，まず対象となるト
ンネルの覆工表面のコンクリートの性状を把握するためのキャリブレーション手法を確立
し，次に汚れや地山からの析出物が多い実トンネルにおいて洗浄効果を確認する．その上で，洗浄前後の変状状態を比較して，変状把握の有効性を検証する．

3.4.1

覆工洗浄システム

洗浄システムの概要を図-3.13 に示す．この工法は，給水車より水タンクへ水を供給し，
超高圧水発生機で発生させた超高圧水を超高圧ホースにより導水し，ウォーターノズルを複数個配置したノズルヘッドから噴射し，その噴射反力でノズルを回転させ，コンクリート
表面のはつり作業で多用されているシステムである．また，作業において発生する汚濁水を同時にバキューム車に回収することができる特徴があり，視界確保や騒音の低減，洗浄水の飛散防止等，作業環境の向上や第三者への影響を小さくすることができ，限られた交通規制
環境や作業時間で覆工を洗浄するシステムとして適していると判断した．
洗浄システムにおけるノズルヘッドの外観を図-3.14 に，その仕様を表-3.2 に示す．ノズ
ルヘッドは使用圧力が 80～180MPa の幅で設定が可能であり，ノズルは 6 穴式で，許容回転数は 3 000min-1 である．ノズルヘッドの特徴を示すと次のとおりである．
1)ノズル回転用の駆動モ－タ－がないため，軽量かつコンパクトで，作業性が向上する．
2)洗浄領域やはつり幅が広く，ノズル回転が高速なため，施工時間の短縮が図れる．
3)適切なノズル配列により，均一な処理が可能である．
4)バキュ－ム機能を装備し，作業中のミストを回収でき，作業者の手元で噴射や停止操作が可能である．
超高圧水発生機の外観を図-3.15 に，その仕様を表-3.3 に示す．超高圧水発生機は,高圧
洗浄，はつりなど，ウォータージェット作業用に最適な小型パワーポンプである．その吐出圧力は最高 280MPa，常用 245MPa であり，吐出流量は 30ℓ/min である．また，駆動機は191kW の出力が可能であり，外観寸法は幅が 4 050mm，奥行が 1 650mm および高さが 2100mm であり，質量は 3 750kg である．超高圧水発生機の特徴は次のとおりである．
1)従来の高圧ポンプに比べ吐出流量を最大 20％増大でき，洗浄やはつりの作業速度が高まる．
562)高精度ヘルカギアを内装することにより，エンジンを直結し，設備の大幅な省スペース化を図ることができる．
3)大容量アキュームレータの採用により高圧脈動を抑え，ホースやノズルの耐久性が向上
する．
4)設備ユニット全体は従来の剛性や強度を保持しながら軽量である．
バキューム車は，スーパーモービルという車両を用いる．スーパーモービルは汚泥の吸引や沈砂の回収で一般に多用されているものである．外観寸法は幅が 4 050mm，奥行が 1650mm，高さが 2 100mm であり，タンクの容量は 3m3 のものとした．

図-3.13 洗浄システムの概要

（表面）

（裏面）

図-3.14 ノズルヘッドの外観

57

表-3.2 ノズルヘッドの仕様
型式

ASR-2515A-12

最高使用圧力180MPa

最低使用圧力80MPa

流量12L/min

噴射角度

12°

回転速度

1 700～2 800min

質量約6kg（ホース類含まず）

超高圧ホース接続口

3/4-16UNF

バキューム吸い込み口

1・1/2（40A）

ﾊﾟｲﾛｯﾄｴｱﾎｰｽ接続口

φ6チューブ用-1

図-3.15 超高圧水発生機の外観
表-3.3 超高圧水発生機の仕様
形式番号
仕様

標準タイプ
JPHE-S8035

最高

MPa

280

常用

MPa

245

吐出量

L/min

30

搭載エンジン出力

kw

191

幅

mm

4 050

奥行

mm

1 650

高さ

mm

2 100

kg

3 750

吐出圧力

外観寸法

質量

58

3.4.2実トンネルにおける洗浄ウォータージェットの吐出圧力および吐出流量の仕様を決定するために，覆工洗浄を行う部位に近接する覆工表面でキャリブレーション手法を検討した．これは前述のとおり，覆工表面の強度特性に応じて仕様を定める必要があるためである．そこで，既存資料から覆工
コンクリートの設計強度を調べたところ，その値は 20N/mm2 であった．実際に，覆工コン
クリートからコアを採取し，圧縮強度試験を行った結果，圧縮強度 30 N/mm2 であった．図-3.16 はキャリブレーションの概要を示したものである．1 箇所当りの面積を 1m2 とし，洗浄は図-3.16 の矢印一方向当りを約 10 秒間とし，約 50 秒間の洗浄を行うものである（図3.17 参照）．
吐出圧力は 5 段階（80MPa，100MPa，120MPa，150MPa，180MPa）とし，吐出流量も吐出圧力に合わせ 5 段階（8ℓ/min，9ℓ/min，10ℓ/min，11ℓ/min，12ℓ/min）とした（表-3.4 参照）．
この吐出流量は現場における汚水の回収とその作業性を考慮して定めたものである．なお，
キャリブレーションは本洗浄で用いる洗浄システムを使用し，キャリブレーション後，近接目視で覆工表面の汚れの除去程度および表面粗さの確認を行い，本洗浄で適用する仕様を決定した．
洗浄前後の覆工の表面状態を図-3.18，3.19 に示す．吐出圧力が 80～120MPa では，表面にやや煤汚れが残留するとともに，固着したエフロレッセンスが除去できない箇所が確認された．吐出圧力が 180MPa では，煤汚れやエフロレッセンスの大部分を除去できることが確認できたが一方で，表面を過大に削り過ぎるため，粗骨材の露出が確認された．他方，吐出圧力が 150MPa では，煤汚れやエフロレッセンスの大部分が除去できることを確認するとともに，表面粗さも 180MPa に比べて，抑えられていることが確認された．これより，本洗浄における吐出圧力は 150MPa とすることとした（表-3.15 参照）．
以上に述べたキャリブレーション手法により，覆工洗浄の対象となるトンネル覆工に適した仕様を定めることができる．
表-3.4 キャリブレーションのパターン
パターン パターン パターン パターン パターン
1
2
3
4
5
試験面積（m 2 ）

1

1

1

1

1

吐出圧力（MPa）

80

100

120

150

180

パス数

5

5

5

5

5

試験目標時間（sec）

50

50

50

50

50

図-3.16 1 箇所当りのキャリブレーション

59

図-3.17 キャリブレーション状況

図-3.18 洗浄前

図-3.19 洗浄後60

表-3.5 キャリブレーション（使用圧力別）

使用
圧力

覆工洗浄後

覆工洗浄前

80MPa

100MPa120Mpa150Mpa180Mpa61

覆工洗浄を実施したトンネルは，矢板工法によって構築されたものであり，供用から約 40年が経過している．また，供用期間中，覆工洗浄は施されていない（図-3.22 参照）．その延
長は 1 272m，覆工スパン数は 110 である．覆工洗浄の対象となる覆工スパンは過去の点検結果を鑑み，覆工の変状が著しく,また汚れが顕著なスパンを選定し，トンネル入口から 805～888m の区間とした．また，横断方向の洗浄部位は走行車線の監視員通路上から追越車線の監査廊上の周長 18m とし，約 1 200m2 の覆工洗浄を行った（図-3.20 参照）．
覆工洗浄は，まず事前に支障となる内装板や肥大化している溶脱物の部分的な除去を行い，導水樋については漏水する恐れがあるため存置した．洗浄作業は一車線を供用しながらの作業となるため，走行車線側と追越車線側の車線規制を切り替えて行い，半断面ずつ行った（図-3.21 参照）．
洗浄作業は車線規制を施した後，洗浄システムを搬入・設置し，キャリブレーションで決定した吐出圧力（150MPa）で行った．洗浄作業により生じた汚濁水は，別のヤードに設置
したノッチタンク（10m3）に移し，浮遊物質を沈殿させ，中和剤処理を施した上で PH 値を確認して，河川に放流した．また，ノッチタンクに沈殿した汚泥は産廃処理とした．今回の洗浄作業は人力で行うため，アーチ部の作業については，ノズルヘッドを操作する作業員が高所作業車に乗車して行い，存置している導水樋や照明設備およびケーブルラックについては，接触しないよう注意しながら洗浄作業を行った．作業時間は日中のみで，全体数量 1
200m2 を 6 日間で洗浄し，施工能力は 200m2/日であった．覆工洗浄後，覆工表面を観察した
結果，表面に付着していた煤，油の汚れおよびエフロレッセンスの大部分を洗浄できた（図-3.22 参照）．しかし，覆工コンクリートの深部まで浸みこんだ汚れについては，約 50 秒
間の洗浄を行うものを約 100 秒間と設定し，洗浄を行ったが，除去不可能な箇所もあった（図-3.23 参照）．

図-3.20 洗浄範囲（周方向）62図-3.21 覆工洗浄状況

図-3.22 覆工洗浄状況（施工前，施工後）

図-3.23 洗浄後の汚れ除去困難箇所

63

3.5

覆工洗浄の効果検証

覆工洗浄の効果は，洗浄前後の覆工表面輝度と変状状態に着目して，検証を行った．覆工
表面輝度は図-3.24 に示すスポットタイプ一眼レフ方式デジタル輝度計を用いて測定を行
い．輝度計の仕様を表-3.6 に示す．また，輝度測定は洗浄前後，覆工表面が乾燥した状態
で，測定箇所は 10m 毎に 7 箇所ずつ側壁部で測定した．輝度測定結果を図-3.25 に示す．
洗浄前の平均輝度が 0.45cd/m2 に対し，洗浄後の平均輝度は 1.05cd/m2 となった．この結果より，覆工洗浄により表面の汚れが除去され，輝度が回復されたことを確認できる．また，
走行上においても洗浄後は洗浄前に比べてトンネル内が明るく感じた（図-3.22 参照）．
次に変状状態については，洗浄前後に実施した走行型覆工画像点検結果を用いて比較を行った（図-3.26 参照）．洗浄前点検は 2017 年 6 月，洗浄作業は 2019 年 5 月，洗浄後点検は 2020 年 4 月であり，洗浄作業から洗浄後の点検まで約 1 年経過している．洗浄前の点検結果では，①溶脱物（エフロレッセンス），②漏水（滴水），③漏水（濡れ），④ひび割れが確認されていたため，この 4 つの変状検知について比較した．
① 溶脱物については，洗浄前に比べ約 20 m2 除去できた結果となった．特に除去数量が大きかったスパン No.74 の洗浄前後の画像を図-3.27 に示す．覆工の肩部に縦断方向に漏水を伴うひび割れが発生したため，洗浄前点検時は約 15 m2 の溶脱物が付着していたが，洗浄後点検時には約 4 m2 となった．洗浄作業直後は約 4 m2 の溶脱物がなかったが，洗浄から洗浄後点検まで約 1 年経過したため，その間に漏水が発生し，それに伴う溶脱物が発生したと考えられる（表-3.7 参照）．
② 漏水（濡れ）については，洗浄前に比べ約 3.9 m2 増加した結果となった．とくに増加数
量が大きかったスパン No.69 の洗浄前後の画像を図-3.28 に示す．洗浄前はひび割れに沿って溶脱物が付着したため，その溶脱物が漏水を抑えるような状態になっていたが，洗浄により溶脱物が除去されたため，漏水（濡れ）が発生したと考えられる（表-3.7 参照）．
③ 漏水（滴水）に関しては，洗浄前後による変化はなかった（表-3.7 参照）．
④ ひび割れについては，洗浄前点検により幅 0.5mm 程度以下，幅 1mm 程度，幅 2mm 程度，幅 3mm 程度，これら 4 段階のひび割れが確認されていたため，この 4 段階のひび
割れついて，比較検討した（表-3.8，図-3.29 参照）．
a)ひび割れ幅 0.5mm 程度以下
洗浄前は約 141m のひび割れが確認できていたが，洗浄後は約 264m のひび割れが確認できた．新規に発見されたものが約 225m あり，洗浄によって覆工表面の煤や溶脱物の汚れを除去した効果によって，新規に発見できたものだと考えられる．一方で約 51m の消失したひびわれがあった．これは，ひび割れ深さが浅い，覆工表面上のひび割れであり，WJ で洗浄した場合，覆工表面を研磨するような形となり，その影響で消失したものだと考えられる．

64b)ひび割れ幅 1mm 程度
洗浄前は約 179m のひび割れが確認できていたが，洗浄後は約 224m のひび割れが確認できた．新規に発見されたものが約 130m あり，洗浄によって覆工表面の煤や溶脱物の汚れを除去した効果によって，新規に発見できたものだと考えられる．一方で約 1m の消失したひ
びわれがあった．これは，ひび割れ深さが浅い，覆工表面上のひび割れであり，ウォータージェットで洗浄した場合，覆工表面を研磨するような形となり，その影響で消失したものだと考えられる．
また，幅 0.5mm から 1mm に変更されたものが約 25m 確認されたが，ひび割れに付着した溶脱物が除去されたことで，精度が向上したものであると考えられる．
c)ひび割れ幅 2mm 程度
洗浄前は約 8m のひび割れが確認できていたが，洗浄後は約 21m のひび割れが確認できた．新規に発見されたものはなかったものの， 幅 1mm から 2mm に変更されたものが約13m 確認され，ひび割れに付着した溶脱物が除去されたことで，精度が向上したものであると考えられる．
d)ひび割れ幅 3mm 程度
洗浄前は約 9m のひび割れが確認できていたが，洗浄後は約 10m のひび割れが確認できた．新規に発見されたものが約 1m あったが，洗浄前に確認されていた約 9m ひび割れに溶脱物が付着しており，それが洗浄により除去されたことで新たに約 1m のひび割れが発見されたと考えられる．

65

表-3.6 デジタル輝度計の仕様

図-3.24 デジタル輝度計

図-3.25 覆工洗浄前後における輝度比較

66

67

表-3.7 覆工洗浄前後の比較（溶脱物，漏水）
溶脱物(エフロレッセンスなど)
スパンNo

洗浄前
数量

洗浄後

面積（㎡）

数量

差

面積（㎡）

数量

面積（㎡）

68

10

5.04

20

3.24

10

-1.80

69

28

7.40

33

7.63

5

0.23

70

18

1.63

21

1.76

3

0.13

71

18

4.80

17

3.21

-1

-1.59

72

17

5.80

22

1.30

5

-4.50

73

11

2.14

13

0.77

2

-1.37

74

11

14.49

22

3.55

11

-10.94

総計

113

41.30

148
21.46
漏 水 (滴 水 )35-19.84

スパンNo

洗浄前
数量

洗浄後

面積（㎡）

数量

差

面積（㎡）

数量

面積（㎡）

68

3

0.03

3

0.03

0

0.00

69

1

0.04

1

0.04

0

0.00

70

0

0.00

0

0.00

0

0.00

71

0

0.00

0

0.00

0

0.00

72

0

0.00

0

0.00

0

0.00

73

0

0.00

0

0.00

0

0.00

74

0

0.00

0

0.00

0

0.00

総計

4

0.07

4
0.07
漏水(濡れている部分)

0

0.00

スパンNo

洗浄前
数量

洗浄後

面積（㎡）

数量

差

面積（㎡）

数量

面積（㎡）

68

7

1.34

6

0.84

-1

-0.50

69

4

0.20

3

2.43

-1

2.23

70

1

0.10

4

0.16

3

0.06

71

2

0.05

5

1.38

3

1.33

72

2

0.04

5

0.81

3

0.77

73

1

0.01

2

0.01

1

0.00

74

7

3.13

10

3.10

3

-0.03

総計

24

4.87

35

8.73

11

3.86

68

覆工洗浄後覆工洗浄前図-3.27 覆工洗浄前後の溶脱物状態（スパン No.74）

覆工洗浄後

覆工洗浄前

図-3.28 覆工洗浄前後の漏水状態（スパン No.69）69

表-3.8 覆工洗浄前後のひび割れ数量比較（7 スパン合計）

クラック0.5mm程度以下(極細め)
洗浄前
洗浄後
変化なし
140.8836.46
ひび割れ幅1.0mmから0.5mmへ減少
3.16
ひび割れ幅0.5mmから1.0mmへ拡大
ひび割れ幅1.0mmから2.0mmへ拡大
新規発見
224.60
合計
140.88264.22

クラック1mm程度(細め)
洗浄前
洗浄後
179.3469.33

クラック0.5mm程度以下(極細め)
洗浄前
洗浄後-50.50

クラック1mm程度(細め)
洗浄前
洗浄後
-0.67

消失 （消失したひび割れの長さ）

クラック2mm程度(中程度)
洗浄前
洗浄後
7.52
7.52

クラック3mm程度(太め)
洗浄前
洗浄後
9.31

25.29
12.70
179.34130.30224.92

7.52

20.22

クラック2mm程度(中程度)
洗浄前
洗浄後

9.31

10.03
10.03

クラック3mm程度(太め)
洗浄前
洗浄後

300

消失 （消失したひび割れの長さ）
250

新規発見
ひび割れ幅1.0mmから2.0mmへ拡大

200

ひび割れ幅0.5mmから1.0mmへ拡大

ひび割れ数量（ ）
m

130

225

150

ひび割れ幅1.0mmから0.5mmへ減少
変化なし

100

179
141

50

3

25

69

36
0

-0.67

8

13
8

9

91

洗浄後

洗浄前

洗浄後

洗浄前

洗浄後

-50.50
-50

-100
洗浄前

洗浄後

クラック0.5mm程度以下(極細め)洗浄前

クラック1mm程度(細め)

クラック2mm程度(中程度)

クラック3mm程度(太め)図-3.29 覆工洗浄前後のひび割れ数量比較（7 スパン合計）

70

3.6

透明型樋内部の変状把握の有効性

導水樋に覆われた箇所の変状状態の把握を目的として，近接目視点検で導水樋内部の変状を把握できる，すなわち，可視化機能を付加した透明型樋が適用されるケースが増えている（図-3.30，3.31 参照）．前述したように，点検作業の効率化および近接目視の支援を目的として，画像撮影等を用いた走行型トンネル撮影システムが佐野ほか 2),4)により提案され，導入されている．
そこで，この手法によって覆工表面画像から透明型樋内部の覆工表面の変状把握の可否を確認した．図-3.32 に示すとおり，上半部天端付近の透明型樋内部の変状の把握は可能であった．一方，下半部になるにつれて照明が樋に反射して，透明型樋内部の変状を把握することができないことがわかった．この照明の反射の原因は，撮影カメラと透明型樋の光源と反射面の関係，すなわち正対角が影響していると考えた．そこで，照明の反射を軽減できる
正対角および距離を分析するため，室内で透明型樋と画像撮影の機材を用いた実験によって，透明型樋の反射特性を把握するとともに，ひび割れの可視性の基本特性を把握する．次に，その基本特性を踏まえ，透明型樋を設置した高速道路トンネルで，覆工表面の画像撮影を行い，透明型樋内部の変状把握の有効性を検証する．

図-3.30 透明型導水樋および覆工表面撮影画像

図-3.31 透明型導水樋および覆工表面撮影画像

71

透明型樋設置範囲

樋内部が不可視

樋内部が可視図-3.32 透明型導水樋および覆工表面撮影画像

72

3.6.1

漏水の形態とその対策

漏水は，それ自体が問題になることはもとより，覆工の材質劣化，背面地山からの土砂流
出，それに伴う外力変状の原因となる．さらに，漏水に伴う二次的な変状である土砂流入は，噴泥，沈砂，滞水，石灰分の溶出，つらら，側氷，氷盤の変状をも引き起こすとされている
11),12)．NATM では，覆工背面から排水溝や排水管に地下水を導いて排水させる構造となって

おり，トンネル坑内に漏水が発生する原因は，防水シートの破損による防水機能の低下や排水管の目詰まり等による排水機能の低下である．一方，矢板工法では，防水シートが布設されていないため，覆工コンクリートの横断目地や水平打継目地およびひび割れ発生箇所から漏水が発生する特徴がある（図-3.33 参照）．このため，矢板工法では，漏水の噴出や流出が，舗装面に滞水し，利用者の安全に直接影響を及ぼす恐れがあり，漏水対策工が重要となっている．漏水対策工は，1)樋等により天端または壁面から脚部へ導水する方法（導水工
法），2)漏水箇所のひび割れに注入工を施して止水する方法（止水工法），3)地下水を強制排水（水位低下工法）する方法の三つに大別される（図-3.34 参照）13)．

図-3.33 変状現象別度数分布 13)73

導水樋工法
線状の導水工法
溝切り工法
導水工法
防水板
面状の導水工法
防水シート

漏水対策工

止水充填工法止水工法
止水注入工法水抜き孔

水位低下工法

水抜きボーリング

ウェルポイント

図-3.34 漏水対策工の種類 13)これらの対策工の中で供用中のトンネルに多用されているのが導水工法である．導水工
法は主に車道への漏水の落下を防ぐことを目的として，水みちを閉鎖せずに漏水箇所に沿って水を導く工法である．その代表的な方法には，覆工表面に平型の導水樋を取り付けて導水する方法と覆工面を U 型に溝切りして，半割パイプや合成ゴム等の成型材料を取り付けて導水する方法とがある．導水工法は樋を覆エコンクリート表面にアンカーボルトで固定するだけの簡易な工法であるため，漏水対策の即応性が高く，設置後の脱着も容易である．
しかしながら，従来に採用されてきた導水樋は, 樋の色が灰色であるため，導水樋を設置後，樋内部の変状状態を確認できないという課題があった (図-3.35 参照)．そこで，近接目視で樋内部を可視化する機能を付加した透明型樋が開発され，実用されている．樋内部を可視化することで漏水現象の把握のみならず，ひび割れの形態，規模，パターン，密度等を観察できるとともに，その進行状況を把握することが可能となる．透明型樋は，樋材としてアクリル変性高衝撃塩ビ板やポリ塩化ビニル を用いるのが一般的である (図-3.36，表-3.9 参照) ．

74

図-3.35 従来型導水樋・透明型樋の設置状況

模擬クラックスケール

止水パッキン
ドレン・コーナー

30mm
透明型プレート

70mm

200mm

70mm

図-3.36 透明型樋の設置断面表-3.9 透明型樋の仕様の一例
材質

硬質P.V.C

引張強さ

49.3MPa

伸び140%

シャルピー衝撃強さ

110KJ/m

曲げ強さ

75.2MPa

2

V-O級
耐燃性
自己消火性

75

3.6.2

透明型樋の反射特性の確認

a) 室内実験の概要
室内実験に用いた画像撮影装置を図-3.37 に示す．この撮影装置は，架台に走行型トンネル撮影システムで使用するものと同じカメラを 9 台取り付け, その両側に照明装置を配置したものである．本実験では 9 台のカメラのうち, 1 台を使用して撮影した.
透明型樋の背面には，幅 0.1mm～1.0mm のひび割れを模擬したクラックスケールを配置した（図-3.38 参照）．実トンネルにおける撮影距離は 2.0~3.3m としているため，カメラから供試体（透明型樋）までの距離は，その平均値に近い 2.5m とした．また，撮影はカメラと供試体を同じ高さに設定した（図-3.39 参照）. その際, 正対角の影響を把握するため，カメラと供試体の正対角を 7 段階（0°，5°，10°，15°，20°，25°，30°）とした．この設定した 7 段階の正対角度によって照明の反射の影響を把握するため，カメラと透明型樋の正対角を把握することとした(図-3.40 参照).

図-3.37 覆工画像撮影装置

図-3.38 透明型樋の反射特性の確認

76図-3.39 室内実験の撮影概要

図-3.40 正対角度パターン

77b) 室内実験の結果およびその考察
正対角が反射に及ぼす影響を表-3.10 に示す．図中の透明型樋が白く帯状となる部分が照明の反射である．これより，カメラと樋の正対角が 5°以下になると，照明が反射して，樋内部の模擬ひび割れを検知することは難しいことが明らかとなった．一方，正対角が 10°以上の場合，照明の反射はなく，樋内部の幅 0.1mm～1.0mm のすべての模擬ひび割れを検知することが可能であった．以上から，1 台のカメラの撮影範囲を鉛直方向で約 2m，また，水平方向で約 1m として, 10°以上の正対角を設けることで, ひび割れ観察が可能となることを確認した．
表-3.10 正対角度が反射に及ぼす影響

783.6.3

改善した画像撮影手法の現場適用性a) 概要
改善した画像撮影手法の有効性を矢板工法によって施工され，供用から約 40 年経過した
道路トンネルにおいて検証した．トンネルの延長は 2,925m であり，覆工のスパン数は 254である（図-3.41 参照）．このスパン数のうち，7 スパンに透明型樋が設置されている（表3.11 参照）．透明型樋を設置後，5 年経過してから走行型トンネル撮影システムによる撮影を行った．走行型トンネル撮影システムによる撮影は，夜間に，時速 80km/h で走行しながら，走行車線および追越車線を各々半断面ずつ撮影した．撮影手順は，まず 9 台のカメラ角度を変更せずに撮影した（以下，「角度変更前」）．次に，室内実験で得られた知見を基に，個々の 9 台のカメラと覆工面との正対角を 10°以上となる 13°～43°に設定（以下，「角度変更後」）して撮影した（図-3.42，3.43 参照）．これらの撮影結果をもとに照明の反射状況および検知した変状の種類やその規模を分析した．また，本撮影とは別に近接目視を行い，変状状況を詳細に確認した．

図-3.41 現場適用性確認

対象トンネル表-3.11 透明型樋の設置状況
トンネル延長
(m)

2 925

供用年

1980

透明型樋
設置時期

2013年

79

透明型樋

スパン
番号

設置面積(m )

22

6.9

31

3.2

32

7.1

49

9.9

94

7.3

139

7.1

175

6.3

2

図-3.42 カメラと覆工面の正対角度

図-3.43 カメラ角度変更前・変更後

80b) 照明の反射状況
透明型樋が設置されている 7 スパンについて，「角度変更前」と「角度変更後」の反射面積を図-3.44 に示す．
「角度変更後」は「角度変更前」に比べて，約 15%以上の反射面積が削減できることをすべてのスパンで確認した．このうち 4 スパン（スパン番号 22，32，49，
94）は反射面積の削減率が平均 50%程度であり，スパン番号 139 は約 30%であった．しかしながら，スパン番号 31 および 175 は反射面積の削減率が 15%であった．この原因は，設置している透明型樋の表面に歪みがあり，これによって乱反射が発生したためである．
以上の結果から，正対角を 10°以上に設定することで反射を軽減できることがわかった．
その一方で，樋表面に歪みがある場合には入射光がさまざまな角度で反射し, 乱反射が起こるため，透明型樋を設置する際は，樋表面が歪まないよう丁寧に設置することが重要である
ことがわかった．

図-3.44 反射面積の変化

81c) 正対角度の変更による変状把握の有効性「角度変更前」と「角度変更後」について検出した変状の種別および数量を比較した結果を
図-3.45～47 に示す．
「角度変更後」は反射箇所が軽減した結果，スパン番号 22, 49, 94, l75
では，幅 0.5mm で長さ 0.4～3.8m のひび割れを 1～6 箇所新たに検知した．また，スパン番
号 139 では幅 2.0mm で長さ 1.5m のひび割れを 1 箇所新たに検知した．その他，スパン番
号 49，94 で，0.07～0.77m2 の溶脱物（エフロレッセンス）を新たに検知した．また，「角度変更前」で確認されていた変状の種類および数量は,「角度変更後」でも同様に確認することができた．
以上の結果から「角度変更後」は画像上の反射面積を軽減でき，「角度変更前」に把握できなかった透明型樋内部の新たな変状の検知の有効性が確認された．したがって，透明型樋は近接目視のみならず，走行型トンネル撮影システムによっても撮影カメラの正対角を変更することで，ある程度効率的に画像上から変状やその規模を把握できることが確認できた（図-3.48 参照）．

図-3.45 ひび割れ検知

図-3.46 漏水検知82

図-3.47 溶脱物（エフロレッセンス）の検知
角度変更前

角度変更後

図-3.48 角度変更前後の画像状況の例

83d) 正対角度の変更によるひび割れ把握の有効性の検証
ひび割れのみに着目し，表-3.12 に示すトンネルにおいて，透明型樋の有効性について追加検証を行った．走行型トンネル撮影システムによる撮影は，前項と同様の条件で夜間に時
速 80km/h で走行しながら，走行車線および追越車線を各々半断面ずつ撮影した．
有効性の検証結果を表-3.13 に示す．各トンネルともに「角度変更後」は「角度変更前」に把握できたひび割れは同様に確認できるともに，さらに透明型樋内部のひび割れを把握することが可能であった．図-3.49 に「角度変更後」に撮影した画像の一例を示す．
「角度変更後」においては，透明型樋内部に存在するひび割れの長さおよび幅とも確認できることから，透明型樋は近接目視だけでなく，覆工画像撮影においても時速 80km/h で撮影方法を改善すれば，透明型樋内部のひび割れを確認できることから，現場で点検の合理化が図れることを確認した．
表-3.12 透明型樋の設置状況
角度変更前

角度変更後

撮影実施年

撮影実施年

15.99m2

2019

2020

123m

13.85m2

2019

2020

刀根第３上り線

201m

55.04m2

2019

2020

刀根下り線

495m

259.21m2

2019

2020

柳ケ瀬上り線

1,274m

94.72m2

2017

2020

柳ケ瀬下り線

1,322m133.94m2

2017

2020

トンネル名

延長

透明型樋面積刀根第１上り線

197m

刀根第２上り線

ひびわれ可視状態

ひびわれ可視状態

図-3.49 角度変更後の画像の一例

84

表-3.13 ひび割れ把握の有効性検証 結果一覧
トンネル名

刀根第一TN（上り）

刀根第二TN（上り）刀根第三TN（上り）

設定状況

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

実施年度

2019年

2020年

2019年

2020年

2019年

2020年

透明樋箇所数 ※1

20箇所

18箇所

67箇所

透明樋面積

15.99㎡

13.85㎡

55.04㎡

ひび割れ本数合計

4本

4本

4本

5本

9本

17本

ひび割れ延長合計

0.30ｍ

0.36ｍ

0.52ｍ

0.68ｍ

1.45ｍ

2.68ｍ

クラック種別

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

クラック0.5mm程度以下(極細め)

4本

4本

ひび割れ本数内訳

クラック1mm程度(細め)

3本

4本

7本

13本

1本

1本

1本

3本

1本

1本

クラック2mm程度(中程度)
合計

4本

4本

4本

5本

9本

17本

クラック種別

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

クラック0.5mm程度以下(極細め)

0.30ｍ

0.36ｍ

0.28ｍ

0.44ｍ

1.02ｍ

1.94ｍ

0.24ｍ

0.24ｍ

0.21ｍ

0.52ｍ

0.22ｍ

0.22ｍ

1.45ｍ

2.68ｍ

ひび割れ延長内訳

クラック1mm程度(細め)
クラック2mm程度(中程度)
合計

0.30ｍ

トンネル名

0.36ｍ

0.52ｍ

刀根TN（下り）0.68ｍ

柳ケ瀬TN（上り）柳ケ瀬TN（下り）

設定状況

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

実施年度

2019年

2020年

2017年

2020年

2017年

2020年

透明樋箇所数 ※1

74箇所

32箇所

52箇所

透明樋面積

259.21㎡

94.72㎡

133.94㎡

ひび割れ本数合計

27本

36本

6本

6本

12本

17本

ひび割れ延長合計

25.54ｍ34.18ｍ

9.12ｍ

9.12ｍ

18.39ｍ

20.76ｍ

クラック種別

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

クラック0.5mm程度以下(極細め)

26本

35本

3本

3本

10本

14本

クラック1mm程度(細め)

1本

1本

2本

3本

ひび割れ本数内訳

クラック2mm程度(中程度)
合計

1本

1本

2本

2本

27本

36本

6本

6本

12本

17本

クラック種別

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

角度変更前

角度変更後

クラック0.5mm程度以下(極細め)25.35ｍ

33.99ｍ

4.19ｍ

4.19ｍ

7.99ｍ

9.92ｍ

クラック1mm程度(細め)

0.19ｍ

0.19ｍ

1.98ｍ

1.98ｍ

10.40ｍ

10.84ｍ

2.95ｍ

2.95ｍ

9.12ｍ

9.12ｍ

18.39ｍ

20.76ｍ

ひび割れ延長内訳

クラック2mm程度(中程度)
合計

25.54ｍ34.18ｍ

85

3.7

まとめ

本文では，覆工表面の汚れに対し，ウォータージェットによる覆工洗浄の手法を確立するとともに，それが変状把握の精度向上に与える有効性を検証した．また，近接目視点検のみ
ならず，画像撮影によって取得される画像上で透明型樋に覆われた覆工表面の変状を可視化するための手法を検討し，その手法の有効性を検証した．得られた知見をまとめると以下のとおりである(1) ウォータジェットによる覆工洗浄を適用する場合は，トンネル毎に覆工コンクリートの強度特性や表面状態等が異なる．本洗浄の仕様の決定には事前のキャリブレーションが重要であり，その手法を確立するとともにキャリブレーションの有効性を明らかにした．
(2) 覆工洗浄を実施したことで覆工表面に付着した汚れで把握できなかった部分の変状の新規発見や観察精度が相当に改善できる．また，トンネル内の輝度の向上が確認され，近接目視点検の実施者の作業環境が改善される．
(3) 透明型樋の反射特性に着目し，樋とカメラの正対角を 10°以上に設定することで，照明の反射が軽減され，透明型樋内部のひび割れを確認することができる．
(4) 実トンネルの画像撮影においては，正対角を 10°以上に設定することで，反射を軽減できることを確認した．一方．樋表面に歪みがある場合は，入射光がさまざまな角度で反射し，乱反射が起きてしまうため，透明型樋の設置の際は樋表面が歪まないよう丁寧に設置することが重要である．
(5) 「角度変更後」は画像上の反射面積を軽減でき，「角度変更前」に把握できなかった透明型樋内部の新たな変状の検知の有効性が確認された．したがって，透明型樋は近接目視のみならず，走行型トンネル撮影システムによっても撮影カメラの正対角を変更することで，効率的に画像上から変状やその規模を把握できることができる．
(6) 現場に設置されている透明型樋は設置から約 5 年経過しており，今後，車両の排気ガスや溶脱物（エフロレッセンス）等の汚れにより，透可視性の低下が懸念されるため，透可視性を維持するためには，定期的な清掃が重要である．また，定期的な清掃を行うことにより，溶脱物等の堆積によるつまりを解消することで，水みちの変化による漏水箇所の増加を抑えられる可能性がある．

86

【参考文献】
1) 石井素：日本マリンエンジニアリング学会誌，第 47 号，第 6 号，2012.
2) 水口尚司，大西有三，徳田浩一郎，西山哲，石村勝伸：道路トンネルにおける画像およびレーザーデータを用いたマネジメント手法の研究，土木学会論文集 F2,Vol71(1),pp.2030,2015．
3) (株)東設土木コンサルタント：走行型トンネル撮影システム技術資料，2017.
4) 佐野信夫，伊藤哲男：連続印刷画像を用いたトンネル覆工コンクリートのひび割れ評価におよぼす技術者資格の影響，土木学会論文集 F，Vol62,No.3,pp.558-566,2006.9.
5) 佐野信夫，馬場弘二，山田隆昭，吉武勇，中川浩二，西村和夫：高速道路トンネルの合理的な点検システムの提案，土木学会論文集 D，Vol.63，No.3，pp.391-400，2007.9.
6) 海瀬忍，伊藤哲男，八木弘，水野希典，前田光樹，進士正人：トンネル覆工のひび割れ
進行性評価手法に関する検証，土木学会論文集 F1（トンネル工学）Vol73,No.3（特集号），
I_10-I_20,2017.
7) 鈴木俊雄，木村定雄，平俊勝，森山守：撮影点検と詳細点検による覆工変状の評価，土木学会第 73 回年次学術講演概要集,V-673,pp.1345-1346，2015.9.
8) 斎藤健太，鈴木俊雄，木村定雄：トンネル点検の実務における走行型画像撮影技術のひび割れ検知精度の調査，第 46 回土木学会関東支部技術研究発表会，VI-10，2019.3.
9) 樋口邦寛，岡村幹男，中西巧，丹間泰郎，鈴木繁：トンネル覆工コンクリート洗浄工法の検討，土木学会第 56 回年次学術講演会，IV-304，2001.10.
10) 長田文博，小林睦志，小林俊彦，山田裕一：環境に配慮した覆工表面等清掃方法の開発，
土木学会第 58 回年次学術講演会，VI-237，2003.9.
11) 岡崎健治，山崎秀策：矢板トンネルにおける漏水発生状況の調査事例，日本応用地質学会平成 28 年度研究発表会講演論文集，2016.10.
12) 岡崎健治，山崎秀策：トンネルの漏水の発生箇所と発生時期に関する調査事例，平成 28
年度土木学会北海道支部論文報告集，第 73 号，2017.2.
13) （社）日本道路協会：道路トンネル維持管理便覧，pp.28-37，2015.6.

87

第4章

矢板工法トンネルの覆工再生工法技術の構築

4.1 概要
矢板工法トンネルは供用から長期間経過しており，図-4.1 に示すとおり，覆工コンクリートに浮き，はく離，ひび割れおよび漏水等が発生し，老朽化が進んでいる．また，防水工が設置されていないため，目地やひび割れから漏水が発生している場合が多い．漏水は路面の滞水による通行車両の障害や諸設備の劣化の原因となるとともに，寒冷地では冬季において氷柱となり，落下する危険性があることから，通行車両への安全対策として氷柱落とし作業を行っている．氷柱落とし作業は通行車両を制限するため，渋滞を発生させるともに，交通事故の発生リスクを抱えている（図-4.2，図-4.3 参照）．これまで，浮き，はく離およびひび割れ等の覆工
コンクリートの老朽化に対しては，繊維シート工やひび割れ補修工等の対策工が施されている
ものの，繊維シート工においては水に弱く，変状が発生する懸念がある（図-4.4，図-4.5 参照）．
また，漏水に対しては，図-4.6 に示すとおり，導水樋の設置，水抜き工および止水注入工等の対策工が施されてきたものの，対策箇所のみならず，対策箇所以外から漏水が発生する可能性があることから，対策後における長期的な耐久性に懸念がある．矢板工法トンネルの維持管理における種々の課題に対し，利用者被害リスクの低減、さらには維持管理の効率化を含めた抜本的な改善を目的に矢板工法トンネルにおける新たなリニューアル工法の検討が必要である．
そこで，矢板工法で施工された覆工構造の長期耐久性確保を目的とした，新たなリニュ－ア
ル工法（以下，覆工再生工）の検討を行った 1）．覆工再生工とは，必要に応じて背面空洞充填を施し，既設覆工にロックボルトにより先行補強を行い，トンネル内空を確保するため，既設覆工を切削後，NATM で用いられている防水工を設置し，覆工（以下，再生覆工）を構築する工法である．老朽化した矢板工法トンネルにこの工法を適用することで，覆工構造の耐力向上だけでなく，漏水を防止することも可能となる．
本章では，覆工再生工法の構築，既設覆工を切削した場合の構造安定性の検討および再生覆工の設計手法について検討し，提案するものである．

図-4.1 老朽化した矢板工法トンネル

88図-4.2 漏水による路面の帯水

図-4.3 氷柱落とし作業状況

図-4.4 繊維シートによる補修

図-4.5 ひび割れ止水工後の漏水発生状況

図-4.6 導水樋の設置状況

894.2 既往の研究（トンネル補修・補強工法について）
トンネルの補修・補強対策は，点検および調査の結果に基づいて変状の状況を十分に把握し，対策方法を選定するとともに，その範囲・規模等については，対策の目的を満足する範囲で経済性を考慮し決定する必要がある．対策には、主に覆工の材質劣化や漏水によって低下した機能の回復・維持を目的とした補修対策と，主に覆工の構造安定性の確保・維持を目的とした補強対策とに区分して取り扱われており，これまでの研究や実施工で得た知見を踏まえ，本対策
は表-4.1 に示すとおり，期待する対策の効果の点から「外力対策」，「はく落防止対策」
，
「漏水
2),3)
対策」の 3 つに分類され，整理されている．
また，補修・補強技術の現状と課題については，これまで知見を踏まえ，砂金ら 3)は以下のように提言している．
(1)対策工の選定にあたっては，初期の工事費のみならず再補修・補強も含めた耐久性の観点を考慮に入れる必要があり，このような内容を包含した技術開発が必要である．
(2)対策工自体が変状箇所を被覆する現状を踏まえ，後の変状の状況や進行の把握を容易にする
工法や，坑内温度が著しく上昇している場合や冬期の低温下といった不利な条件下においても，施工性の確保や補修・補強材料やその接合のための材料の品質に影響を及ぼさない工法の開発など，維持管理を考慮した補修・補強技術がより一層必要になる．
(3)従来のトンネルの変状対策は主に補修・補強工法の選定や適用が多い．道路特性や社会的条件を考慮した場合，個々の変状に対する補修・補強に止まらず，トンネル自体の機能を大幅に向上させることが可能な大規模な更新を行うことが望ましい場合がある．
(4)道路に求められるニーズが社会の変化に伴って変わってきている面もあり，トンネルを含む構造物が提供可能なサービス，付加価値を向上させることを含めて検討するのがよい．一例として，内空断面余裕のないトンネルを部分的または全体的に断面を拡大させることにより，歩道の設置や車線幅の増加，トンネルの更新に合わせた防水性の向上など，抜本的な対策の適用が可能となる．

90表-4.1 トンネル補修・補強対策 3)
対策の区分
外 力

はく落
防止
○

漏 水

対策の分類

対策工の種類

はく離部の事前除去対策

はつり落とし工○

はく落除去後の処理対策

断面修復工

○

覆工の一体性の回復対策 ひび割れ注入工
金網・ネット工○

金網工（クリンプ金網，エキスパンドメタル）
ネット工（FRPメッシュ，樹脂ネット）
形鋼系（平鋼，山形鋼，溝型鋼）当て板工

支保材による保持対策

当て板工

パネル系（鋼板，成型板）当て板工
繊維シート系当て板工

補強セントル工

鋼アーチ支保工
繊維シート補強工

内面補強工○

格子筋補強工成型版接着工
鋼板接着工△

覆工内面の補強対策

吹付け工
場所打ち工
内巻補強工

プレキャスト工
埋設型枠・モルタル充填工
鋼材補強工
導水樋工

線状の漏水対策工

溝切り工
止水注入工（ひび割れ注入）
止水充填工（Vカット充填）

○

漏水対策

防水パネル工面状の漏水対策工 防水シート工
防水塗布工

○

地下水位低下工○△（凍結防止）

○
○

△

○
○

△

△

水抜きボーリング，水抜き孔
排水溝
断熱材を適用した線状・面状の漏水対策工

凍結対策

断熱工

覆工背面の空洞充填対策

裏込め注入工地山への支持対策

ロックボルト工

地山改良対策

地山注入工

薬液注入工

覆工改築工

部分改良工，全面改築工

覆工改築対策

表面断熱処理工
ロックボルト工，アンカー工

インバート工インバート新設または改築
凡例： ○ 対策の主目的として効果を期待するもの． △ 対策を行うことで同時に効果が期待できるもの
注） 文献3） では工法によって適用に注釈が付されている場合があり．適宜参照されたい91

（覆工のはく落防止対策）表-4.1 に示すはく落防止対策に繊維シート接着工法がある．供用中のトンネルでは，内空余
裕や施工時間に制限があり，重機を使わず短時間で施工できることが求められる．また，腐食が懸念される金属製の材料を使用しない覆工のはく落防止対策として，近年，繊維シート接着工が多く採用されている（図-4.7 参照）．
小島ら 4）は、はく落対策としての繊維シート接着工法の選定の考え方や設計方法が，十分に整理されていない現状を踏まえ，過去のはく落事例を調査したうえで，はく落事例の要因の分類とその特徴を考察した．また，はく落対策工の効果を把握するために押抜き実験を実施し，繊維シートとコンクリートの破壊エネルギーに基づいた解析解やコンクリートの引張軟化特性を用いた解析解と実験結果を対比した上で，繊維シート接着工によるはく落対策設計法を提案している．例えば，炭素繊維シート（目付量 400g/m2）を用いて，剥落対策工を設計する場
合，図-4.8 に示すとおり，覆工厚 50cm，剥落周長 3.4ｍ，剥落塊の重量が 8.3kN までは繊維シートの設計剥離耐力が大きく，これ以上の剥落塊が大きくなると剥落塊の重量の方が大きくなり剥離が進行することがわかる．小島らは剥落の形態・規模を，①覆工細片（大きさ：レンガ
大〜一辺 0.825m まで/重量：7.8kN）,②覆工片（大きさ：一辺 0.825m 以上/重量：7.8kN まで），
③覆工塊（大きさ：一辺 0.825m 以上/重量：7.8kN 以上）④地山崩落に伴うもの，の 4 種類に分類して繊維シート接着工の選定の考え方を提案している．
また，押抜き実験結果をもとに，繊維シート接着工（目付量 400g/m2 を想定）を単独の対策として行う場合の適用可能範囲は，上記の①，②および③の一部までであり，地圧等の外力による剥落の場合は，地圧対策工をあわせて施すことを指摘している．なお，③に対してはロックボルト補強等の併用が必要になると示している．

図-4.7 繊維シートを用いた剥落対策事例

図-4.8 繊維シート接着工の適用範囲 4)92

（覆工背面の空洞対策）
表-4.1 に示す外力対策に、裏込め注入工や内面補強工等がある.矢板工法で建設されたトン
ネルは，鋼アーチ支保工や矢板が支障となり覆工と背面地山との間に空洞が残ることが多い．
これにより，覆工に局部的に不均等な地山荷重が生じ，変状につながる懸念がある．このため，背面空洞を充填し，地山と覆工を一体化する必要がある．
背面空洞に充填する注入材は，適度な流動性を保持し，十分に空洞が充填され，注入後に材
料収縮・分離がなく、覆工のひび割れおよび目地から逸走しない性能をもつ必要がある．大島ら 5)は、これまで背面空洞注入材として開発されたものを表-4.2 に示す．これによると各種注入材の性能（「流動性」，「充填性」，「逸走性」，「収縮性」）に着目して，比較試験を行い，性能評価を実施している．流動性の確認は，各種注入材ごとに JHS313 規格および JISR5201 規格に基づく，フロー試験を実施し，試料作製直後のフロー値は，概ね基準値を満足する結果となり，とくに A，E，G 材及びエアモルタルについては，流動性が高い傾向を示している（図-4.9 参照）．充填性および逸走性については，エアモルタルは背面空洞を模擬した供試体の角材の背面や天端にエア溜りが生じたが，可塑状材料については，完全充填されていることが確認された．また，収縮性については，比重が小さく単位水量の少ないエア系材料（A 材，B 材，エア
モルタル）が 0%，他の可塑性材料は 0.5～1.2%という結果であった（図-4.10 参照）．
以上より，表-4.2 に示す，各種注入材については，背面空洞注入材として要求される，流動性，充填性，逸走性および収縮性の基本性能を概ね満足しており，実際に注入を計画する際の材料選定や品質管理基準に対する参考的な指標が示された．
表-4.2 背面空洞注入材料 5)
材料種別

材料種別

A材

B材

C材

セメント

セメント

砂

砂

可塑材

特殊起泡剤

起泡剤

可塑化助材

D材

可塑性セメント 可塑性セメント

水

可塑材

E材

G材

エアモルタル

セメント

セメント

セメント

セメント

ベントナイトベントナイト

特殊増粘剤

砂

可塑化材1

砂

起泡剤

可塑化材2

水

水

可塑化助材 吸水性ポリマー
水

F材

可塑材

可塑化材

水

水

水

注入方式

1.5ショット

1.5ショット

1.5ショット

1.5ショット

1.0ショット

1.5ショット

1.5ショット

1.0ショット

備考

エア系

エア系

非エア系

非エア系

非エア系

非エア系

非エア系

エア系

混和剤

水

図-4.9 フロー試験結果 5)93図-4.10 収縮試験結果 5)（覆工の巻厚不足対策）
矢板工法トンネルは施工上の理由から背面空洞の存在だけでなく，天端部の巻厚不足などの構造的欠陥を有する場合がある．これらの対策に対しては，補修・補強マニュアルなどが整備されており，背面空洞注入の施工に際しては事前調査を行い，圧縮強度が 10N/mm2 以下や覆工厚が 200mm 以下の場合には，注入作業時の安全性を含めて，なんらかの内巻補強工を施工することが明記されている．小島ら 6）は，覆工厚が設計よりも薄い場合を想定し，背面空洞注入に先立ち実施すべき内巻補強工法の効果検証を実施し，報告されている．
図-4.11 に示すような鉄道複線トンネルの覆工の 1/2 モデル，天端 60～120 度範囲を想定したアーチ型無筋コンクリート試験体を作製し，表-4.3 に示すとおり，天端厚は背面空洞を想定
し，事前に補強の必要のない断面厚 100mm と事前補強が必要となる 75mm，50mm の 3 体の試験体を作製した．表-4.4 に示すとおり，補強工法としてはロックボルト工およびアラミド繊維
シートを接着した高靭性モルタルボード（図-4.12 参照）貼付け工を採用し，図-4.13 に示すとおり，載荷は 50t ジャッキを用い，荷重，変位などを計測し，合わせてひび割れなどの発生状況を確認した．表-4.4 に示す No.2 の試験体について，ひび割れが発生する前の初期剛性に着目した各種の補強工法の効果を検証した．図-4.14 に示すとおり，無補強 No.2-1 を 100%とした場合，いずれの補強対策についても，補強効果が確認されている．
次に注入時の安全性を確認するために覆工厚を変化させた試験体に対する補強効果を「荷重-変位関係」で評価したものを図-4.15 に示す．
事前に実施した充填性試験時に計測した無機系注入材の注入圧力値 0.078MPa から実施工において，半径 2m の範囲の覆工背面に材料を注入することを想定し，1/2 モデル試験体にかかる荷重を 31.4kN と設定し，閾値とした．
No.1 および No.2-4 についての補強効果は十分に確認できたものの，No.3 については剛性の変化点は低い荷重で発生し，その後靭性補強効果も若干小さい結果となった．これは断面圧が薄く，ひび割れ発生後にアーチアクション効果が発揮されなかったことが原因と考えられた．
以上より，覆工厚が 100mm 程度と薄い場合でも適切な補強を適用することで安全に注入作業ができると報告されている．

94

図-4.11 1/2 モデル試験体 6)

図-4.12 高靭性モルタルボード 6)
表-4.3 試験体，補強工の諸元 6)

試験体寸法（mm)
天端厚

内半径 覆工厚補強工

空洞厚

ロックボルト

ボード固定用アンカ

実大トンネル

4000

500

200

150

100

500

SD295,D25@900mm SD345,D32@900mm

M12@450mm

1/2試験体（400mm幅）

2000

250

100

75

50

250

SD295,D13@450mm SD345,D16@450mm

M6@225mm

表-4.4 試験体と適用条件 6）

No.

天端厚
(mm)

補強工法 ※

ロック モルタル
ボード 適用
アンカー
ボルト
ボード
接着
No.1
100mm
破壊
No.2-1
初期
No.2-2
4mm
○
初期
75mm
No.2-3D134mm○
初期No.2-4
D13
4mm
○
○
破壊
No.3
50mm
D16
4mm×2
○
○
破壊
※
モルタルボード2枚，覆工への接着は，エポキシ樹脂を使用※※
初期：弾性範囲で載荷後，除荷，破壊：破壊状態まで載荷※※95

図-4.13 1/2 モデル試験体

載荷試験 6)

図-4.14 各補強工法を適用した場合の初期剛性 6)

図-4.15 載荷荷重と天端変位の関係 6)

96

4.3

覆工再生工の概要とその課題

4.3.1 覆工再生工の概要
覆工再生工の概要を図-4.16 に示す．再生覆工は既設覆工の内側に覆工を再生するものである．これにより，建築限界が確保できない可能性があるため，既設覆工を事前に切削する必要があるが，覆工を切削した場合，構造安定性が損なわれる懸念があるため，事前にロックボルトに補強後，切削を行うものする．次に漏水対策として，防水工および再生覆工を構築する．
なお，再生覆工は将来の維持管理性を考慮し，巻厚 20cm 程度の現場打ち繊維入り無筋コンク
リートを標準とした．
また，覆工再生工の施工はトンネルの内部に防護工を設置し，中央で一般交通を供用しながらの施工が可能であることを目指した．
覆工再生工の適用にあたり，設計，施工および維持管理について，以下を前提条件とする．
①建築限界は「重要物流道路制度」を適用しないものとする（道路構造令 平成 27 年 6 月に準拠）．
②地山状態が安定している．
③適用は矢板工法全般（上半先進、側壁導坑先進等）とする．
④既設覆工は設計値以上の巻厚があること．
⑤既設覆工に発生している変状は外力によるものでなく，材質劣化であること．
⑥背面空洞注入が完了していること．

図-4.16 覆工再生工の概要

97

4.3.2

覆工再生工の施工(1) 先行補強
先行補強にはロックボルトを用いることを想定し，片側車線規制にて半断面ごとに施工する（図-4.17，図-4.18 参照）．ロックボルトのベアリングプレート（ナット，ネジ部）と突出部
は，座掘りを行い，切削厚さより深い位置とし，ベアリングプレートを設置することにより，
ロックボルトに期待させる効果を発揮させる（図-4.19 参照）．ロックボルト材料は，通常のモルタル充填タイプ，自穿孔ボルトおよび鋼管膨張ボルト等がある．施工性や湧水が多いことを

45

°

6792

0
530
R2= 558
3
R3=

67
6792

20°

R1 =

4 9 00200

考慮し，鋼管膨張ボルトの適用を標準とする．また，削孔壁が自立しないなどの地質不良の場
合には，自穿孔ボルトの適用についても検討する．

25°

S.L
R4=
66 5
8

340

図-4.17 先行補強半断面施工概要図

図-4.18 先行補強施工状況

図-4.19 先行補強詳細図98

(2) 切削工
切削方式（機械切削等），施工機械（汎用機、専用機等）の選定については，地山条件，既設トンネルの大きさ・距離，施工環境，工期などを十分に考慮して検討する必要がある．
切削方法は，走行車線側，追越車線側の片寄せ施工とし，機械掘削を基本とするが，施工する範囲がごく少ない場合は，防護工の中央設置による人力掘削での施工も検討するものとする．
切削工は，図-4.20 に示すとおり，ベースマシンをバックホウとする機械切削を想定しているが，施工能力が極端に悪いことが想定されるため，施工能力を向上させるためには，防護工から反力を確保した切削方法の検討も必要である．
切削中に覆工に生じる振動が，老朽化した覆工に悪影響を及ぼす懸念もあるため，その影響を把握する必要があり，また，切削面には，切削時の振動等により浮きが生じる可能性がある
ことから，切削後は点検を行い，浮きがある場合は処理を行う必要がある．

補強ロックボルト
L=4.0m (2m×2本)
縦断ピッチ@0.75m
横断ピッチ@1.20m

既設覆工切削 t=0～10cm
内巻工 t=20cm

200
0°
500

91

500

4500

25°

6132

R2=
5
R3= 100
431
9

1
8
29

700

4

700

55

11

25°

6132

0
480
R1=

26
5

58

S.L
750

3250

750

400
R4=7

油圧ショベル
0.1m3

1740
250

2425

250

2925

300 250

4750

250

675
300

図-4.20 切削工施工概要図

99

(3) 防水工
防水工の施工は，台車を中央配置した上での施工とする．防水工の施工において，再生覆工の施工厚さは 20cm 程度と考えられ，非常に薄いことから，図-4.21 に示すとおり，一般的な
裏面排水工 B の施工は困難であるため，湧水状況に応じた溝切り工を設置することを検討する
ものとする．
排水は図-4.22 に示すとおり，円形水路に導くことになるが，現地および施工状況上，困難な場合は別系統での排水を検討するものとする．

図-4.21 防水工概要図

図-4.22 排水系統概要図

100

(4)

再生覆工

再生覆工は現場打ちコンクリートを原則とするが，標準的な覆工セントルでは，必要な内空断面や通行車両の走行環境等が確保できないため，今後，材料強度や製作形状の工夫などにより内空断面を確保した覆工セントルの検討が必要となる．
以下に再生覆工に求める要求事項を以下に示す．
①再生覆工は，覆工セントルによる現場打ちのコンクリートを標準とし，その目的，作用荷重等に対して合理的な構造でなければならない．
②再生覆工コンクリートの配合は，耐久性，施工性および設計で定めた強度を考慮して定めなければならない．
③高強度のコンクリートを用いる等，ひび割れの発生が予測される場合には，原則としてひび割れ防止を検討するものとする．
④再生覆工に用いるコンクリート配合は，設計上必要な強度，十分な耐久性および良好な施工性が得られるように定めなければならない．また，地山等級 D・E 区分における覆工コンクリ
ートには,非鋼繊維を 0.3%混入することを標準とする.
⑤打継ぎは，既存トンネル上半アーチの目地に合わせる．型枠据付けにおいて，既設再生覆工
側のコンクリートが若材齢の段階で，新設側の覆工を打設するため，重ね合せ部分に過度の荷重をかけるとひび割れなどを発生させることがある．このようなひび割れによる角落ちなどの危険性を防止するため，打継ぎ部にゴムや発泡スチロールなどの打継ぎ目溝型枠を設置することにより切欠き部を設け，重ね合せ部の型枠がこの打継ぎ目溝型枠にのみ接する等の検討を行う必要がある．

1014.3.3 覆工再生工の適用に向けた課題
図-4.23 は，覆工再生工は供用下での施工概要を示したものである．既設覆工の切削中は通行車両や作業員の安全確保を目的にトンネル内に防護工を設置することを想定した．2 車線断面の高速道路トンネル内に防護工を設置した場合，施工ヤ－ド幅が約 3.3m 程度しか確保できず，作業スペ－スが制限される．
機械切削の場合，バックホウによるベ－スマシン（0.22 ㎥）に回転式ドラムカッタ－を組み合わせた切削方法が考えられる．この仕様では，作業幅は約 2.6m 必要となるが，約 0.7m 幅の余裕ができ，作業員の通路確保も可能となる．一方，切削機械が小型であることから切削能力が低下する可能性があるため，施工性を考慮する必要がある．
安定している既設覆工を切削すると，設計覆工厚が不足し，覆工構造の不安定化が懸念される．このため，施工中の不安定化を回避するため，覆工切削前にロックボルトによる先行補強を施すが，従来，このような覆工状態の構造安定性を検討した事例はない．そこで，ロックボ
ルトの効果や覆工切削時に発生する覆工応力を把握するため，数値解析による検討が必要である．
また，再生覆工は将来の維持管理性を考慮し，巻厚 20cm 程度の現場打ち繊維入り無筋コン
クリートを標準とする．これまで矢板工法トンネルの既設覆工の補強を目的に，薄肉の高靭性
モルタルボードを用いた内面補強工法が検討された事例 6）はあるものの，補修補強を目的に巻厚 20cm 程度の現場打ち薄肉覆工を構築した事例はなく，そのため，再生覆工の設計の考え方を整理するとともに，再生覆工の設計手法についても数値解析を検討する必要がある．

補強ロックボルト
L=4.0m (2m×2本)
縦断ピッチ@0.75m
横断ピッチ@1.20m

既設覆工切削 t=0～10cm
内巻工 t=20cm

200
0°
500

91

500

4500

2 5°

6132

R2=
5
R3= 100
431
9

8
29

700

4

700

55

1
11

25°

6132

0
480
R1=

26
5

58

S.L
750
40
R4=7

油圧ショベル
0.1m3

3250

750

0

1740
250

2425

250

2925

300 250

4750

250

675
300

図-4.23 切削工施工概要図

102

4.4 既設覆工の安定性評価
4.4.1 安定性評価の流れ
本検討の目的は，図-4.24 に示すとおり，建設時の施工条件を参照し，解析条件を設定し，建設当時の掘削工法により構築された矢板工法トンネルのモデルを作成し，既設覆工の応力復元解析により応力状態を把握する．次にロックボルトで補強後，設定した範囲について覆工切削した場合における応力状態を把握し，既設覆工の安定性評価を行う．なお，覆工切削後の安定性評価は，「設計要領第三集 トンネル保全編 トンネル近接施工」7）による覆工増加応力により評価するものとする．モデルした矢板工法トンネルの断面を図-4.25 に示す．

内空断面の検討

切削量・範囲の算出

解析条件の設定

断面形状，物性値等の設定

既設覆工の応力復元解析

建設時の掘削工法を再現し，覆工に発生する応力状態を復元

ロックボルトにより補強後，設定された範覆工切削時の応力解析

囲を切削し，既設覆工に発生する応力を再
現

安定性評価

切削前後における覆工増加応力により評価

図-4.24 安定性評価検討フロー

図-4.25 検討断面図

103

内空断面検討は，図-4.26 に示すとおり，以下の条件を考慮し，過年度実施した走行型 3 次
元断面計測結果に基づき，検討を行った．
①トンネル中心を走行型 3 次元断面計測結果の断面中心から偏心量 70mm とする．
②建築限界+50mm を確保するものとする．
③再生覆工厚を 20cm とする．

図-4.26 内空断面の検討

104

4.4.2 解析手法と条件(1) 解析手法
山岳トンネルの解析的手法には，有限差分法（FDM）や有限要素法（FEM）などがある．
本検討では非線形モデルの設定やモデル作成の使いやすさから，三次元有限差分法（FDM）
を適用し，その解析コードは FLAC3D である．
(2) 解析モデル
図 4-27 に示すとおり，解析モデルは地山と覆工コンクリートはソリッド要素の弾性体，鋼製支保工はビーム要素（梁要素）の弾性体，先行補強ロックボルトはロッド要素（棒要素）としてモデル化した．また，図-4.28 に示すとおり，解析領域は境界の影響が掘削領域近傍に及ばないように設定することとし，土被り，下方領域および側方領域はいずれも 5D（D=掘削幅）と設定した．なお，トンネル上方の領域については，土被りが 16ｍ程度から 76ｍ程度のため，平均的な土被りとして 5Ｄを採用した．

図-4.27 解析モデル図

図-4.28 解析範囲の横断図

105

(3) 解析条件
切削範囲は境界から前後 15.75m 離れたモデル中央部を対象とし，縦断方向 0.75m 毎に順次切削するものとした（図-4.29 参照）．モデル側面をフリーとし，モデル側面は固定とした（図-4.30 参照）
．地山物性の設定は，地山等級に応じた一般値を用いる方法，各種試験から求める
方法，施工データに基づいて求める方法などがあるが，本検討では表-4.9 に示すとおり，地山
等級に応じた一般値を用いる方法を採用し 8），検討対象トンネルの地山は古生層敦賀層群の頁岩であり，D１相当として入力物性値を設定し，地山はソリッド要素の弾塑性体としてモデル化した（表-4.10 参照）．矢板工法トンネルの掘削工法は上部半断面先進掘削方式とする．既設覆工コンクリートは無筋コンクリートとし，建設時の覆工コンクリート設計基準強度を参照し，
fck=18N/mm2 で設定した（表-4.11 参照）．鋼製支保工は，建設当時多く採用されていた，NH200×200×8×12 とし，その物性については，表-4.12 に示すとした 8）．また，鋼製支保工の間隔
は建設時の図面を参照し，D 等級の場合は 0.75m と設定とした．先行補強のロックボルトは異形棒鋼によるロックボルトを使用し，ボルト長 4m，周方向 1.2m ピッチで配置するものとした．
）
8
その物性を表-4.13 に示す ．

図-4.29 切削条件

図-4.30 境界条件

106

表-4.9 地山物性値の一般値 8)

表-4.10 地山物性値 8)

表-4.11 覆工コンクリート物性値 8)

表-4.12 鋼製支保工物性値 8)

表-4.13 ロックボルト物性値 8)107

(4) 安定性評価
安定性評価については，許容応力度と増分応力で評価するものとした．設計基準強度は建設時の基準であるσck=18N/mm2 とした．
既設覆工の応力復元解析により把握した既設覆工応力を基本として，覆工切削による既設覆工の引張、圧縮応力および増加応力が許容値以内であることを確認することとした．なお，覆工増加応力の許容値の目安は，「設計要領第三集 トンネル保全編 トンネル近接施工」7）を参考とする（表-4.14，4.15 参照）．覆工増加応力の照査は健全度区分「B」を設定した（表-4.16
参照）．
表-4.14 覆工増加応力 7)

既設トンネル覆工の健全度判定区分

増加圧縮応力(N/mm 2)増加引張応力(N/mm 2)B,OK0.3σck

0.06σck

A

0.2σck

0.04σck

AA

0.1σck

0.02σck

表-4.15 設計基準強度 18N/mm2 の場合の目安値 7)

既設トンネル覆工の 増加圧縮応力
健全度判定区分(N/mm 2 )18N/mm 2の場合

増加引張応力(N/mm 2 )18N/mm 2の場合

B,OK0.3σck

5.4

0.06σck

1.08

A

0.2σck

3.6

0.04σck

0.72

AA

0.1σck

1.8

0.02σck

0.36

表-4.16 既設トンネル覆工の健全度判定区分 7)

判定区分
一般的な状況
AA
損傷・変状が著しく，機能面からみて速やかに補修が必要である場合
損傷・変状があり，機能低下がみられ補修が必要であるが，速やかにA補修を要しない場合
B

損傷・変状はあるが，機能低下がみられず，損傷の進行状態を継続的に観察する必要がある場合

OK

損傷・変状がないか，もしくは軽微な場合【許容応力度】
σck=18N/mm2

設計基準強度
許容引張応力度 σa：0.225N/mm2【増加応力の許容値】
増加圧縮応力: 5.40N/mm2
増加引張応力: 1.08N/mm2

許容圧縮応力度 σca’：-4.5N/mm2

108

(5) 解析モデル構築ステップ
既設覆工の応力状態の把握および覆工切削時の既設覆工の安定性評価を行うための解析モ
デル構築ステップを表-4.17 に示す．
表-4.17 解析モデル構築ステップ図

109

110

4.4.3 解析結果
安定性評価の解析結果から得られた知見を以下に示す．
（1）切削後の変位分布
覆工切削後の変位を表-4.18 に示す．先行切削をする右側の側壁部の変位が大きく 0.1mm 程度であり，天端変位についても切削による影響は微小である．
（2）切削後の周方向応力分布
覆工切削後の周方向応力分布を表-4.18 に示す．各位置の覆工切削後の周方向応力の最大値
は 3.2～3.8MPa 程度（圧縮）であり許容圧縮応力 4.5MPa を下回る結果となり，また、増加応力についても、各断面とも許容値を下回る結果となった．
（3）ロックボルトの軸力
各スパンの覆工切削後のロックボルト軸力分布を表-4.18 に示す．覆工切削後のロックボル
ト軸力は、各断面とも側壁部で最大値を示し 1.3kN～2.4kN であり，ロックボルトの耐力 170kNを下回る結果となった．また，補強ロックボルトの軸力値はアーチ天端部より側壁部の方が大きくなる傾向となった．
（4）切削前後の増加応力
各スパンの覆工切削前後に発生する応力およびその差分を表-4.19 に示す．各スパンの覆工
切削前後の増加応力は，最大 0.2Mpa であり，許容値を下回る結果となった．

111

表-4.18 解析結果一覧

112

113

4.5

再生覆工の設計手法の提案

4.5.1 再生覆工の設計
再生覆工はその目的，作用荷重に対して必要な強度を有するともに，耐久性のある材料で合理的な構造とする必要がある．また，再生覆工を構築し，供用した場合，これを改修することは非常に困難であるため，走行車両への安全性およびトンネル構造の長期にわたる耐久性の確保が重要である．
再生覆工の設計にあたっては，下記の条件を考慮して検討を行った．
①覆工再生工の適用後の外力変化や既設覆工の劣化に対し，トンネル構造物としての耐久性を向上させる．
②変形，崩壊などを起こさず，漏水などによる劣化の少ない耐久性のあるものとする.
③防水シートは施工が可能な繊維入り現場打ち無筋コンクリートとする．
④充填性および材料分離抵抗性にすぐれた材料および施工方法を検討し，覆工の長期にわたる耐久性確保の観点から密実な覆工構造となるよう考慮する必要がある．
再生覆工の設計の考え方については，表-4.20 に示す 3 パターンが考えられる．
パターン 1 は非常に理想的な状態での考え方ではある．施工当時の技術レベルや地山状態を完全に把握することは困難であることから，危険側の判断となる恐れがあること，また，防水シートを施工することから既設覆工コンクリートと再生覆工とは一体構造とはならない．
パターン 2 は既設覆工コンリートの耐力を評価していないため，再生覆工が負担する荷重が非常に大きくなり，過度に安全側の評価になると考えられる．
パターン 3 はロックボルトによる先行補強を実施することにより，既設覆工コンクリートを切削しても構造安定性が確保されることを前提とし，NATM の覆工コンクリートと同等な機能を有する構造となる．これにより既設覆工も評価することができ，かつ現在の標準工法である
NATM の考え方も取り入れられるため，安定性，経済性を確保することができると考えられる．
表-4.20 再生覆工の設計の考え方
パターン

設計の考え方再生覆工の位置づけ

既設覆工を 20cm 切削することで，設計パターン 1

覆工厚が不足し，低下する耐荷力を巻補強工

厚 20cm の覆工構造とする
切削した既設覆工の耐荷力を期待せパターン 2

ず，既設覆工の耐荷力を巻厚 20cm で耐補強工

えうる覆工構造とする
切削した既設覆工はロックボルトによる先行補強を行うため，NATM の 1 次パターン 3

支保相当とし，安定しているという前提で NATM の 2 次覆工（巻厚 30cm）と同等な覆工構造とする

114

補修工
補強工

4.5.2 再生覆工の解析(1) 解析手法について
山岳トンネルの補修補強設計の解析的手法としては，骨組解析を用いた検討した事例が多く，本検討においても骨組解析を採用した．
(2) 再生覆工の設計の考え方
再生覆工の設計における条件を以下に示す．
①既設覆工と事前補強のロックボルトにより地山および既設覆工の安定性を確保する．
②再生覆工は NATM と同等な性能を有することとし，矢板工法トンネルの覆工の品質のばらつき，先行補強ロックボルトの腐食等の不確定要素を考慮し，構造物としての安全率を増加させる．
③NATM の 2 次覆工 30cm（fck=18N/mm2）の耐荷力相当の 20cm の巻厚構造とする．
(3) 再生覆工の設計の流れ
再生覆工の設計の流れを図-4.31 に示す．

① 前提条件覆工再生工の適用は地山状態が安定していることおよび覆工が外力による変状を受けておらず，材質劣化であることが前提である．
既設覆工に先行補強としてロックボルトを打設することで，トンネルの安定性が確保されていると考える．よって，再生覆工は巻厚 30cm，設計基準強度
fck=18N/mm2 と同等の耐力を持つ仕様とする．

②条件設定
地山条件，断面条件等の設定③巻厚 30cm における終局限界荷重を再現(W1)
曲げ引張応力が許容値を超える荷重を再現④再生覆工に作用する荷重を設定(W1)W1 を再生覆工に作用する荷重とする⑤再生覆工の断面力照査
M-N 曲線により再生覆工耐力を照査する
図-4.31 再生覆工の設計の流れ

115

(4) 再生覆工の設計
a) 再生覆工コンクリートを適用した場合の断面図を図-4.32 に示す．

図-4.32 覆工再生コンクリート工

断面図（D1）b) 解析に用いた断面諸量を表-4.21 に示す．

表-4.21 断面諸量

覆工厚

既設覆工
0.3
0.3
0.015
0.00225

H(m)

断面積
A(m2)
断面係数
Z(m3)
断面二次モーメント I(m4)

116

備考

Z=1/6bh3
I=1/12bh3

c) 解析モデル
解析モデルを図-4.33 に示す．覆工コンクリートの中心線上でモデル化し，変曲点を精度よく計算するために，1 要素長は 50cm 程度とする．45°の範囲について，バネを考慮してしまうと沈下が抑制されてしまうことから、沈下によってバネが切れることを想定しており、あらかじめ設定しないものとする．

45°

45°

図-4.33 解析モデルd）地山物性値
地山の変形係数は，表-4.22 に示す値を参考とし，地山の変形係数を表-4.23 のとおりに設定する 8).
表-4.22 各岩盤等級区分から予想される物理定数の範囲 8)(kgf/cm )

代表値

上半内空
変位の範囲
（mm）

B

20,000～100,000

50,000～20

CⅠ

10,000～50,000

20,000CⅡ(5,000)～50,000

DⅠ

施工
パターン

地山の変形係数

D

天端沈下の
範囲
(mm)

地山剛性比

地山剛性比

～10

0.00100.00105～30

5～150.00150.0015

10,0005～40

5～20

0.00200.00202,000～20,000

5,000

10～80

10～40

0.00300.0030DⅡ

500～5,000

1,500

15～10015～700.00500.0040E200～3,000

800

50～50050～500

0.030

0.020

2

地山強度比

A

「トンネルの標準設計に関する研究報告書

数値解析と施工実績の分析」（日本道路公団試験所）

表-4.23 地山の変形係数

地山等級

地山の変形係数Ｅ(kN/m 2)

Ｄ１

500,000117

(5) コンクリート物性値a) 設計基準強度
既設の覆工コンクリートおよび，再生覆工コンクリートの設計基準強度を以下に示す.
既設覆工：fck =18N/mm2
再生覆工：f’ck=36N/mm2b) ヤング係数
コンクリートのヤング係数 Ec（N/mm2）について，再生覆工コンクリート（f’ck=36N/mm2）については Ec=(2.8+

′

33

30

)×104・・・・数式-1 を用いることとする 9)．既設覆工コンクリート（fck=18N/mm2）は表-4.24 のとおりとする.

Ec=(2.8+

′

33

30

)×104・・・・数式-1（30≦fck<40N/mm2）
表-4.24 コンクリートのヤング係数

設計基準強度fck(N/mm2)
ヤング係数Ec(kN/mm 2)

18 24 30 40 50 60 70 80

普通コンクリート22 25 28 31 33 35 37 38

軽量コンクリート13 15 16 19以上より、各覆工コンクリートにおけるヤング係数を表-4.25 に示す.
表-4.25 コンクリートのヤング係数

ヤング係数Ec(kN/mm 2)
既設覆工

22

再生覆工

29.8

c) 単位体積重量
コンクリートの単位体積は，表-4.26 に示す値とする.
表-4.26 コンクリートの単位体積重量

単位体積重量γ(kN/m 3)
既設覆工

23

再生覆工

23.5

118

-

-

-

-

(6) 地盤反力係数
地盤反力係数は，下記算定式により算出する 8).
[算定式]
Kr=1.7×α×E0×Dc-3/4
ここで， Kr : 半径方向地盤反力係数（kN/m3）
α ： E0 の算定方法および荷重条件に対する補正係数（表-4.27 参照）
E0： 地盤の変形係数（kN/m2）
Dc： 覆工コンクリートの図心幅（m）

表-4.27 変形係数 E0 と α8)
地盤反力係数の推定に用いる係数α
変形係数E0 の推定方法
常時

地震時

直径0.3m[30cm]の剛体円板による平板載荷試験の繰返し曲線から求めた変形係数の1/2

12

孔内水平載荷試験で測定した変形係数

48

供試体の一軸または三軸圧縮試験から求めた変形係数

48

標準貫入試験のN値よりE0 =2,800N[Eo=28N]で推定した変形係数12以上より、算出した地盤反力係数を表-4.28 に示す.

表-4.28 算出した地盤反力係数

地山等級

係数
α

地盤の変形係数
E 0(MN/m 2)

図心幅
Dc(m)

地盤反力係数kr(kN/m 3)

Ｄ１

1

500

10.2

1.49E+05

119

(7) 荷重a) 覆工コンクリートの自重
覆工コンクリートの自重は，各部材に分布荷重として載荷する.既設覆工コンクリートおよび，覆工コンクリート自重一覧を表-4.29 に示す.
表-4.29 コンクリート自重

覆工厚
単位体積重量等分布荷重

H(m)γ(kN/m3)
Q(kN/m2）

既設覆工
0.3
23
6.9

再生覆工
0.2
23.5
4.7

b) 設計荷重
設計荷重 W1 は図-4.31 に示す，解析フローに従い，既設覆工(巻厚：30cm)における限界荷重とする.
設計荷重を仮に case1(5.0kN/m)，case2(6.0kN/m)とし，骨組み解析の結果により応力度計算を行う.なお、応力度計算は（9）応力度照査に基づき実施するものとする．結果を図-4.34 に示す.

図-4.34 既設覆工限界荷重以上の結果により，曲げ引張応力が許容値を超える 6.0kN/m を設計荷重とする.

120

(8) 応力度照査a)照査式

応力度照査は、σc= + ・・・数式-2 により発生応力度を算出し、許容応力度との比較を行う．

σc= + ・・・数式-2

σc ： 発生応力度
N : 軸力（骨組計算結果より）
A ： 断面積M ： 曲げモーメント（骨組計算結果より）
Z : 断面係数b)許容応力度
許容圧縮応力度および許容引張応力度は以下のとおり、算出する．
σca＝fck/4＝4.5(N/mm2)
σta＝fck/80=0.225(N/mm2)
上記の関係ならびに許容応力度法で一般的に用いられている安全率 4 を考慮すると、コンクリートの許容応力度は表-4.30 に示す値となる.

表-4.30 コンクリートの許容応力度

fc(N/mm 2)18

許容圧縮応力度 σca(N/mm 2)4.5

許容引張応力度 σta(N/mm 2)

0.225

圧縮強度

121

4.5.3解析結果

設計荷重 W1 が載荷されえた再生覆工コンクリートにて、骨組み解析結果より算出された断面力を用いて、M-N 図での耐力照査を行う．図-4.35，4.36 に照査結果を示す.

図-4.35 M-N 耐力曲線断面力照査

図-4.36 M-N 耐力曲線断面力照査

上記の結果より，巻厚 30cm 覆工コンクリートの曲げ引張応力が許容値を超える限界荷重に対して、再生覆工コンクリートは耐力を有する.

122

4.6 まとめ
以下に覆工再生工の設計に関する検討結果を示す．
(1) 再生覆工はその目的，作用荷重に対して必要な強度を有するともに，耐久性のある材料で合理的な構造とする必要があるとともに，再生覆工を構築し，供用した場合，これを改修す
ることは非常に困難であるため，走行車両への安全性およびトンネル構造の長期にわたる
耐久性の確保が重要であり，その仕様を示した．
(2) 覆工再生工はロックボルトによる先行補強を実施することにより，既設覆工コンクリート
を切削しても構造安定性が確保されることを前提とするため，再生覆工は NATM の覆工コ
ンクリートと同等な機能を有する構造とする．これにより既設覆工も評価することができ，
かつ現在の標準工法である NATM の考え方も取り入れられるため，安定性，経済性を確保することができると考える．
(3) 再生覆工は NATM の 2 次覆工 30cm（f’ck=18N/mm2）の耐荷力相当の 20cm の巻厚構造とし，骨組み構造解析を実施した結果，既設覆工（巻厚 30cm）における限界荷重として，曲げ引張応力が許容値を超える荷重を算定した結果，限界荷重は 6.0kN/m となる．
(4) 限界荷重（W1=6.0kN/m）が再生覆工に作用した場合の断面力分布を骨組み構造解析により算出し，再生覆工耐力を照査（M-N 耐力曲線断面力照査）した結果，再生覆工コンクリー
トは限界荷重に対して，耐力を有する結果となった．
以上より，再生覆工の仕様は NATM の 2 次覆工 30cm（f’ck=18N/mm2）の耐荷力相当の 20cmの巻厚構造を提案する．

123

【参考文献】
1) 鈴木俊雄，中村純，岩井清彦，八木弘，山崎哲也：矢板工法トンネルの覆工再生に向けた
リニューアル工法の検討，土木学会第 74 回年次学術講演会，VI-544，2019.9.
2) (社)日本道路協会：道路トンネル維持管理便覧【本体工編】，p246,2015.6.
3) 砂金伸治：道路トンネルにおける点検と補修・補強技術，コンクリート工学

インフラ構

造物のリニューアル（更新）・修繕の計画と技術，54 巻 1 号，pp.28-34, 2016.
4) 小島芳之，吉川和行，六車崇司，小林朗，若菜和之：トンネル覆工の剥落対策における繊維シート接着工の適用性について，トンネル工学研究発表会論文・報告集，12 巻，pp.431436, 2002.
5) 大嶋健二，伊藤哲男，城間博通，西山達也：トンネル覆工背面空洞に用いる注入材の材料
特性について，土木学会年次学術講演会講演概要集第 5 部，56 巻，pp.230-231, 2001.9.
6) 小島文寛，伊藤正憲，早川健司，前原聡，岡野晃久：トンネル覆工コンクリートの内巻補強工法効果に関する検討，土木学会第 63 回年次学術講演会，VI-126，2008.9.
7) 中日本高速道路(株)：設計要領第三集(6)トンネル近接施工編，pp.3-4，2016.7.
8) （財）鉄道総合技術研究所：鉄道構造物等設計基準・同解説－都市部山岳工法トンネル，
pp.162-163，2002.5.
9) （社）土木学会：コンクリート標準示方書【設計編】，5 章材料，p43,2017.3.

124

（参考資料）
断面力図

125

応力度照査（1）既設覆工（t=30cm

f’ck=18N/mm2）①W1=5.0kN/m
設計荷重
5kN/m
fc= 18.0N/mm2

126

②W1=5.0kN/m
設計荷重
6kN/m
fc= 18.0N/mm2

127

（2）既設覆工（t=20cm

f’ck=36N/mm2）①W1=6.0kN/m
設計荷重
fc=

6kN/m

36.0N/mm2

128

第5章
5.1

粘着シートを用いたトンネル内装工の開発

概要

高速道路は一般道路に比べ高速で長時間の走行が行われることが多く，トンネルにおいては内装工の効果がより一層重要視される．トンネルは橋梁や土工部と異なる空間である
ため，運転者がトンネル内を安全かつ快適に走行するためには，良好な視環境をトンネル内に作り出す必要がある．すなわち，トンネル壁面を高輝度に保持するとともに美観を整えトンネル内の視環境を改善することは，前方車輌の視認や障害物の早期発見と安定した追跡を容易にし，安全走行の向上および快適性の提供などに大きな役割を果たすと考えられている 1)．
トンネル内装工はタイルを用いた直張り，繊維強化セメント板や金属板を用いた浮かし張りが主に採用されてきた（図-5.1，5.2 参照）．近年では内装材の落下による第三者被害のリスク低減のため，塗装を用いた内装工のニーズも高まっており，塗装を用いた内装工が現場で採用されている（図-5.3 参照）．しかし，道路トンネル内は結露の発生が多く，結露水がコンクリート表面の未処理のピンホール付近への浸透や維持管理に伴う水洗いによる清掃を実施した場合，塗膜剥離の原因となり塗装耐久年数に大きく影響される懸念があり，また，鋼構造物塗装に比べ，素地調整の基準がないことや覆工コンクリートの表面はあばたもあることから状態も良くなく，素地調整の規格が必要であると報告されている 2),3)．近年においては耐火性があり，塗膜硬度の高い無機質顔料を用いた材料が各社から開発され 4),5)，
実トンネルで施工されているものの，ライフサイクルコストを踏まえた長期的な耐久性については検証段階である．
第三者被害リスクの低減および長期耐久性確保を目的とした新たな材料に着目し，粘着シートを用いた内装工（以下，粘着シート工）の適用の検討を行った．粘着剤はコンクリー
ト等の多孔質を被着体とした場合，接着面積が少なくなるため，適用が難しいものの，粘着シートは端部から剥がれることで早期に変状確認が可能であること，また，他の材料と同等に汚れが付着にしにくく，汚れが付着した場合でも，水洗いでの洗浄が可能である等の利点があり，通行車両への安全性や維持管理性の向上が大幅に期待できる．
しかしながら，粘着シートを覆工コンクリート表面に貼付した実績はなく，内装工として
粘着シートを適用する際の規格等も存在しない．本章では，粘着シート工の重要な基本性能の一つである覆工コンクリートへの付着性を引きはがし粘着力としてとらえ，その基本性能を確認するための材料試験法と現場適用に当たっての性能評価のための試験法（施工管理基準）について提案し，現場適用性について検討したものである．

129

図-5.1 トンネル内装工（浮かし張り）の設置事例

図-5.2 トンネル内装工（直張り）の設置事例

図-5.3 トンネル内装工（塗装）の施工事例

130

5.2

既往の研究

トンネル内を安全かつ円滑に走行するためには，トンネル内で視覚情報が正確に得られるように照明や内装工を提供する必要がある．近年，照明設備については，演色性に優れた
白色照明が標準化され視環境の向上が図られているものの，一方でトンネル内装工については老朽化による内装板の取付治具の劣化が見られ，更なるリスク低減の対応が求められている．そこで，村田ら 6)は，内装工の代替案について，ドライビングシュミレータを用いた小型車・大型車それぞれの視点における試験やアンケート調査を実施し，内装工の代替案を評価した結果について報告している．小型車視点および大型車視点において，図-5.4 および図-5.5 に示すとおり，各々6 つのパターンを設定し，対象トンネルおよび走行画像，ドライビングシュミレータを用いたアイマークテストによる注視状況分析およびアンケート調査を実施している．アンケート調査の結果より，「内装工 1.5m+ライン 2.5m（橙色）」のケースは小型車視点では現行基準（内装工 2.5m）と同等の評価であり，大型車視点では現行基準を上回る結果が報告されている．また，小型車視点では視点高さ（H=1.2m）と近い，
H=1.5m の高さに内装工又は視線誘導ラインがある場合に注視時間比率が高く，小型車視点
では 1.5m，大型車視点では H=2.5m の高さに橙色の視線誘導ラインを設置することが有効であるとしている．

図-5.4 内装工代替案（小型車視点における検討）6)

図-5.5 内装工代替案（大型車視点における検討）6)

131

5.3
5.3.1

トンネル内装工
トンネル内装工の機能

高速道路は一般道路に比べ高速で長時間の走行が行われることが多く，トンネルにおいては内装工の効果がより一層重要視される．トンネルは橋梁や土工部と異なる空間である
ため，運転者がトンネル内を安全かつ快適に走行するためには，良好な視環境をトンネル内につくり出す必要がある．すなわち，トンネル壁面を高輝度に保持するとともに美観を整え
トンネル内の視環境を改善することは，前方車輌の視認や障害物の早期発見と安定した追跡を容易にし，安全走行の向上および快適性の提供などに大きな役割を果たすと考えられている 1)．とくに前方車輌の視認は，車間距離との関係もあるが，通常の場合，トンネル壁
面との輝度対比によりなされることが多く，視認性は図-5.6 に示すとおり輝度差が大きくなると向上する．そのため，内装表面は適宜清掃により輝度を回復させ，低い輝度の車両であっても壁面との輝度対比を大きくし，視認を容易にできるようにしておく必要がある 1⁾．
これらの役割をまとめると「①前方車輌や障害物の背景となり，視認性の向上を図り適切な視環境を確保する．」「②美観を整え，運転者に対し不快感を与えない．
」「③トンネル壁面の位置を運転者に容易に視認させ，かつ視線誘導効果を向上させ交通の安全な誘導を図る．」「④照明効果を向上させる．」の 4 つである．また，トンネル内装工の設置にあたっては，その機能・役割を十分認識のうえ適切な設計を行わなければならない 1)．

図-5.6 トンネル内の視認性の比較 1)

132

トンネル内装工の具備すべき条件を表-5.1 に示すとおりとした．トンネルの役割を満たすために要求される性能であり，検討にあたってはトンネル内の諸条件や，維持管理を考慮してその仕様を定める必要がある 1)．
表-5.1 トンネル内装工の具備すべき条件 1)

(1)
(2)

限られた内空断面を有効に利用できる形状を保持するものであること．
表面は煤煙等の汚れが付着しにくく，かつ付着した汚れを清掃等によって容易に除去でき，表面反射率は長期的に良好であること．

(3)

構造上，所要の強度を有し，耐蝕，耐候性，美観に優れていること．

(4)

凍結誘拐による材質劣化が少ないものであること．

(5)

耐火性に優れ有毒ガスが発生しないこと．

(6)

経済的な施工および効率的な維持管理ができるものであること．

(7)

自動車等の接触があった場合でも，内装構造の破壊により走行車への被害を引き起こす恐れの少ないものであること．

(1) トンネル壁面と車両建築限界との余裕幅には，限られた空間しかないため，覆工壁面の曲面によく整合し，内空断面を有効に利用できる形状を保持できる材質が好ましい．
(2) 内装工の表面反射率は，輝度対比が大きく，長期的に良好な状態を維持する必要がある．
内装工による照明効果を得るためには，明るい色調の反射率の高い内装材料が望まし
く，車両の排気ガス等により汚染されにくく，清掃によって付着物等が落ちやすい回復性に優れた材料でなければならない．
(3) 構造は，高速走行による車両の風圧，清掃車の清掃荷重，また寒冷地のトンネル出入口部における除雪圧等，多種に亘る外的要因を考慮し，所要の強度を有し，美観に優れたものでなければならない(4) とくに寒冷地や，寒期間の雪氷対策および凍害等に対し，材質の劣化が少ないこと(5) トンネル内の車両火災等に対し，耐火性に優れ，不燃材でなければならない．
(6) 経済的で施工性に優れ，設置後の管理は取り替え，補修作業が容易なものであることが望ましい．
(7) 内装工への車両接触事故等の場合，内装構造は連鎖的に破壊や飛散して走行中の車両への二次災害を引き起こす恐れの少ない材質とし，経年劣化等による内装材料の脱落が生じないよう，長期にわたる耐久性を十分に考慮した取付方法とする必要がある 1⁾．

133

NEXCO 設計要領第三集では，内装工は経済性の視点から内装工の設置基準を図-5.7 のようにトンネル延長と計画交通量をもとに適否を分類している．トンネル内装工は，原則として適用範囲に該当するトンネルに設置することを原則としている．なお，この範囲外のトンネルにあっても，幾何構造，交通特性，連続トンネル区間等からその必要性が高いと判断される場合には設置できるものとしている 1⁾．
すなわち，内装工の適用範囲に該当しないトンネルであっても，トンネルが連続していて幾何構造が厳しい（ 例：縦断勾配：3.0%以上，曲率半径：500m 以下 ），または，トンネ
ルが連続していて大型車混入率が高いことが予想される路線にあっては，内装工を設置できるものとしている 1)．
また，図-5.8 に示すとおりトンネル内装工の設置範囲は，白色系照明で路面からの内装工の高さを 1.5m とし，幅 20cm の視線誘導ラインを路面から 2.5m の高さに設置する．ただし，該当トンネルの諸条件を考慮し，上記の施工ができない場合には，路面からの内装工高さを 2.5m とする 1)．

図-5.7 内装工の設置基準（トンネル延長と計画交通量）1)

図-5.8 内装工の設置範囲 1)

134

5.3.2

既存の内装工とその課題

トンネル内装工はトンネル壁面の輝度の保持，前方車両の視認性や走行の快適性を確保
し，構造上の強度はもとより，耐火性の他，耐蝕性および耐候性等の耐久性が求められる．
新設トンネルにおける内装工の施工法はタイル直張り工を基本とされている．また，既設トンネルにおいて大規模に内装工を取り替える場合は，覆工表面の凹凸や湧水状態等の現場条件を加味し，施工性，経済性を勘案して内装材料，施工法を検討するものとされており 1)，
これまでタイルを用いた直張り工，繊維強化セメント板や金属板を用いた浮かし張り工が主に採用されてきた．
現在まで，主に用いられているトンネル内装工の施工法，材種，採用実績および課題を表-5.2 に示す．表中には NEXCO 中日本金沢支社が管轄する高速道路トンネルの採用実績およびこれまで採用されてきた内装工の課題を列挙している．
北陸地域における高速道路トンネルの変状部位別をみると，図-5.9 に示すとおり，約 6割が内装板の変状であるとの報告がある 7)．とくに直張りタイルのはがれ，浮かし張り取付
金具の腐食等の事象が多く，浮かし張り内装工の落下事象の発生報告 8) ,9)もあることから，事故発生のリスクの低減が強く望まれている（図-5.10～13 参照）．
一方，近年では内装材の落下による事故発生のリスクを低減するため，従来工法に代わる新たな工法として，塗装を用いた内装工が採用されている（図-5.14 参照）．この場合，道路トンネル内は結露の発生が多く，結露水がコンクリート表面の未処理のピンホール付近への浸透や維持管理に伴う水洗いによる清掃を実施することで，塗膜剥離の原因となり塗装耐久年数に大きく影響されるとの報告もある 2),3)．また，近年においては耐火性を重視する必要から，塗膜硬度の高い無機質顔料を用いた材料が各社から開発され，実トンネルで施工されているものの，ライフサイクルコストを踏まえた長期的な耐久性については検証している段階である．
表-5.2 内装工の実績とその課題
施工法

内装板の材種採用実績

タイル直張りタイル

230,555m

繊維強化セメント板

－

金属板

－

タイルパネル

179m

その他

－

繊維強化セメント板

11,437m

金属板

41,456m

タイルパネル－

その他

17,843m

パネル直張り

パネル浮かし張り

2・施工条件がよくないと将来的にタイルの浮き・はく離が発生しやすい・内装工の更新が困難

・パネル背面の覆工の状態が困
難・トンネル内の環境作用による取付金具の腐食が多い

2

2
2

2

135

課題6）

・パネル背面の覆工状態確認が困難
・トンネル内の環境作用による取付金具の腐食が多い図-5.9 トンネルの変状割合 7)

図-5.10 浮かし張り内装板の破損 8)

図-5.11 取付金具の破損

図-5.12 タイルの剥がれ

図-5.14 塗装の劣化

図-5.13 タイルの浮き136

5.3.3粘着シート工の適用課題

粘着シートとは，図-5.15 に示すとおり，粘着剤と基材（シート）を一体成形させたものである．粘着シートはセパレーターをはがして貼付するという簡易施工が可能であり，また，
シート表面に汚れが付着しにくく，水洗いによる洗浄が可能である等の利点がある．粘着シートをトンネル内装工に適用する場合の断面構成は，覆工コンクリートにプライマーを塗布し，粘着シートを貼付する構造となる（図-5.16 参照）．
粘着シートの粘着とは「接着の一種で，特徴として水，溶剤，熱などを使用せず，常温で短時間，わずかな圧力を加え，接着すること」と定義されている．液体で塗れ，固体で接着するのが接着剤であり，これに対し，粘着剤は貼り合わせるときもゲル状の柔らかい個体で，そのままの状態で被着体に塗れ，その後も態の変化を起こさず，はく離に抵抗するという特徴があるとされている 10)．
粘着剤は半導体，ディスプレイ，光学機器，医療，自動車，情報関連等，様々な分野で使用されているが（図-5.17 参照），粘着シートをトンネル内装工として，覆工コンクリートに貼付した実績や規格は存在しない．また，内装工として粘着シートを適用する場合の最大の課題は，引きはがし粘着力の適正な評価であると捉えているが，粘着シートの性能を把握するための試験法や引きはがし特性を検討した事例 11) ,12)は確認できるものの，これらの検討は被着体が SUS 鋼板の場合である．

図-5.15 粘着シートの構造

図-5.16 粘着シート工の断面図-5.17 粘着シートの導入事例

137ここで，シート層と粘着剤層が一体形される粘着シートの引きはがし粘着力の試験法は，
表-5.3 に示すように JIS Z 0237 に規定されている 13)．しかしながら，前述のとおり，この規定は SUS304 鋼鈑を母材とする規格であることから，直接これを母材がコンクリートとなる場合に適用することはできない．一方，粘着シートを内装工として適用した事例はなく，その強度や耐久性等の性能を評価する手法は存在しない．このことから，粘着シート工において，コンクリートが母材となる粘着シート工の引きはがし特性を把握するための試験法
および試験結果を用いた性能評価法を確立する必要がある．
表-5.3 引きはがし粘着力の試験法（JIS Z 0237）13)
項 目

JISZ0237で規定
幅24mm±0.5mm

長さ

約300mm5)

試験片SUS304 鋼板

母材

貼付方法

圧着方法

質量2000gの圧着ローラーで2往復

圧着速度

10±0.5mm/sec

圧着後の放置時間
引張試験装置
試験装置

引きはがし
方法

圧着後，1分以内
圧着後の放置時間は目的によって意図的に長い時間を選択してもよい.
JIS B 7721 に規定する
引張試験機

測定装置

-

読み取り間隔1mm以下の間隔

タブの形成

1端を粘着剤と粘着剤が付くように12mm折る.

試験長

-

把持長

-

角度

90°，180°

試験機の運転速度5±0.2mm/s
25～75mmの50mm間の平均値

結果の整理方法138

5.4

粘着シート工の要求性能と性能評価法

粘着シート工の要求性能を整理し，その性能を評価する方法と指標を整理したものを表5.4 に示す. NEXCO 設計要領第 3 集(4)トンネル内装工 1)に示される内装工の具備すべき条件をトンネル内装工の要求性能と解釈し，粘着シート工の要求性能のうち，もっとも重要な
性能評価項目を引きはがし粘着力とする．また，雨水，凍結防止剤を含んだ路面水および湧水等の環境作用に対しても引きはがし粘着力を確保する必要があるものとした．

表-5.4 粘着シート工の要求性能と性能評価
トンネル内装工の要求性能1)

構造上，所要の強度を有し，耐蝕，
耐候性，美観に優れていること

凍結融解による材質劣化が少ないものであること耐火性に優れ，有害ガスが発生しな
いこと粘着シート工の要求性能基準試験項目長期に亘り，粘着力を発揮すること

引きはがし粘着力 本研究で検討

雨水，凍結防止剤を含んだ路面水及び湧水により，粘着シートに劣化が生じない
こと

耐液体性
JIS K 5600に準拠
引きはがし粘着力

紫外線により基材表面に変色等の劣化が生じないこと耐候性

凍結融解により，粘着シートの劣化が生じないこと

凍結融解抵抗性
JIS A 1435に準拠
引きはがし粘着力

JIS K 5600に準拠

延燃性
自己消火性

NEXCO試験法738

発生ガスの安全性

建築基準法に定める防火材
料の性能要求基準

反射率耐久性NEXCO試験法732

延燃性・自己消火性に優れ，有害ガスが発生しないこと表面は煤煙等の汚れが付着しにく
く，かつ付着した清掃等によって容易に除去でき，表面反射率は長期的に良好であること

表面は煤煙等の汚れが付着しにくく，清掃によって容易に除去でき，表面反射率は長期的に良好であること

自動車等の接触があった場合でも，内装構造の破壊により走行車への被害を引き起こす恐れの少ないもの

自動車等の接触があった場合でも，粘着シートの損傷により走行車への被害を引き起こす恐れの少ないこと－－

限られた内空断面を有効に利用できる形状を保持するものであること

限られた内空断面を有効に利用できる形
状を保持するものであること－－

効率的な維持管理ができるものであること清掃が容易であり，目視点検および補修が可能であること

－

－

139

5.5

粘着シートの基本性能確認実験(1) 実験概要
一般的な粘着シートの引きはがし粘着力を評価する試験法として，
JIS Z 0237 が考えられ，
被着体は JIS G 4305 に規定する SUS304 鋼板とされている．しかし，今回の粘着シート工の被着体は覆工コンクリートとしているため，直接的にこの試験法を適用することができな
い．そのため，被着体をプライマーにより下地処理されたコンクリート板とした場合の引きはがし粘着力の試験法を検討した．試験法の検討に向けて，JISZ 0237 で規定されている項目および内容を整理し，新たな試験法を整理したものを表-5.5 に示す．被着体は無筋覆工コンクリートを想定し，JIS A 5371 に基づく，無筋コンクリート平板とした．既往の研究
11) ,12)で引きはがし粘着力は引きはがす時の角度や速度に影響されるとの報告がある．そこで，本検討では，試験片の幅，引きはがし速度，角度および測定データの計測区間に着目して検討することとした．
本実験に用いた粘着シートの材質と層構成を表-5.6 に示す．粘着シートはシート層の材
質が塩ビ系とポリエステル系にそれぞれアクリル系の粘着材を重ね合わせた 2 種類とし，
表-5.7 は粘着シートのヤング係数および見かけの引張剛性を示したものである．表-5.8 には下地処理材となるプライマーの諸量を示す．
粘着性能を評価するための試験法は表-5.3 に示すように JISZ0237 の引きはがし粘着力の試験 13)を参考にして実施した（以下，引きはがし実験）．本実験では，引きはがしによる粘着シートの粘着特性を確認するとともに粘着シート幅の影響，引きはがし速度・角度の影響把握し，試験法を確立することを目的とした．
なお，本実験とともにタイル直張り工や塗装工の試験法として規定されている付着試験も試みたが，治具（鉄片）とシート表面との接着剤との間の破壊や粘着剤特有の粘りによって，粘着シートの粘着性能は把握できないことを確認している．

140

表-5.5 粘着性能を評価するための試験法

表-5.6 粘着シートの材質と層厚
シート層
シート種類

粘着材層

合計層厚
(mm)

材質

層厚
(mm)

材質

層厚
(mm)

粘着シートA

塩ビ系

0.25

アクリル系

0.03

0.28

粘着シートB

PEs系

0.05

アクリル系

0.3

0.35

表-5.7 粘着シートの物性値
粘着シート種類

ヤング係数

見かけの引張剛性

粘着シートA

2.0×10 N/mm

3260.5N/mm

粘着シートB

6.2×10 N/mm

2221.8N/mm22

表-5.8 プライマーの種類と諸量
粘着シート種類

混合比

推奨
塗布量

実質
塗布量

主剤：硬化剤

g/0.09m2

g/0.09m

プライマーの種類

2

粘着シートA

2液混合エポキシ樹脂A

100 : 43

12.6

6.3

粘着シートB

2液混合エポキシ樹脂B

2:1

13.5

7.5

141

(2) 供試体の作成
供試体の概要を図-5.18 に示し、供試体の作成手順を図-5.19 に示す．覆工コンクリート
をモデル化したコンクリート平板（300×300×60mm）は，JIS A 5371 を用いることを基本とし，サンドペーパー（#80）のディスクグラインダーを用いて 1 つのコンクリート平板(0.09m²）
あたり約 60 秒で研磨した．
次に研磨した表面を水洗いし，その後，気中養生（温度 23℃±2℃，湿度 65%±10%）で 48
時間の自然乾燥を施して，高周波容量式水分計を用いて，1 つのコンクリート平板あたり 5か所測定し，その平均表面水分率は 5±2%で管理した．
下地処理は，表-5.7 に示す二液混合エポキシ樹脂系のプライマーを用いて，刷毛塗りの一層を施した．その後，研磨した表面の水洗い後と同様な条件下で 48 時間の気中養生後，あらかじめ短冊状に切断した粘着シートを実施工と考え，圧着ローラー（質量 2000g）を用
いて 2 往復（転圧速度 10±0.5mm/sec）の転圧処理を施した．粘着シートの寸法は長さ 250mmとし，うち 100mm はあらかじめ供試体表面に裏紙を設置して，引きはがし実験時の把持部とし，引きはがし実験は 150mm 区間で実施するものとした．

シート幅

引きはがし区間長

シート長さ

引きはがし把持長

裏紙（単位：mm）
図-5.18 供試体の概要

142

No Good(1)母材選定… コンクリート平板を選定する．

(2)表面成形… 研磨番号・研磨方法の選定する．

(3)表面水分率の測定… 高周波容量式で 5 か所測定する.

検査項目は以下の項目とする．
… 表面水分率 8%以下でない場合
は気中養生を再度実施する．

表面水分率の検査
Good…

(4)下地処理No Good

プライマーの表面検査
Good

No Good

高周波容量式で 5 か所測定する.

検査項目は以下 3 点とする．
… ①プライマーの不陸がないこと．
②塵埃・刷毛等が付着していないこと.
③プライマーが硬化していること．

(5)粘着シートの成形… 鋭利な刃物で粘着シートを切断する．

粘着シートの寸法検査… 検査項目は以下 2 点とする．
①所定の長さおよび幅になっていること．
②粘着シートに汚れ，しわ等がないこと．

Good(6)粘着シートの貼付(7)引きはがし実験…

ヘラで貼付し,直ちに圧着ローラーで転圧する．

… 引きはがし試験(変位制御 90°)
引きはがし試験(変位制御 180°)

図-5.19 供試体作成手順

143a) 母材選定と表面成形
本試験では粘着シートとコンクリートとの粘着特性を確認するために，コンクリート平
板 を 使 用 し た ． コ ン ク リ ー ト 平 板 は JIS A 5371:2010 の コ ン ク リ ー ト 普 通 平 板(300×300×60mm)(以下コンクリート平板)を用いた．コンクリート平板を図-5.20 に示す．

図-5.20 コンクリート平板b) 表面成形図-5.21 に示すディスクグラインダーを用いて，#80 のサンディングディスクを装着し（図-5.22 参照），60 秒～90 秒/300×300mm で目粗しを施した．図-5.23 は，目粗し完了後の状態である．なお，本実験ではコンクリート平板の不陸の影響を考慮しないために#80 を選定した．その後，コンクリート平板の表面に残っている塵埃を図-5.24 に示すとおり，水洗いによる処理を施し 2 日間の自然乾燥処理を施した．
c) 表面水分率の測定
図-5.25 に示す，高周波容量式の表面水分率計で測定した．測定場所は図-5.26 に示す 5箇所とした．使用設定は選択を「コンクリート」，厚さを「30mm」，温度を「AUTO」と設定
し，測定した．すべての試験体で表面水分率は 8%以下であることを確認した．

144

図-5.22 #80 サンディングディスク

図-5.21 ディスクグラインダー（12000 回転/min)

図-5.23 表面成形後状況

図-5.24 水洗い処理状況

選 択
厚さ
温度

図-5.25 表面水分率計

図-5.26 表面水分率計測位置

145d) 下地処理
プライマーの種類および塗布量を表-5.9 に示す．プライマーの選定にあたっては，耐久性や粘着シートとの実績を考慮してそれぞれ主剤と硬化剤の混合比率および塗布量の異なる 2 種類の 2 液混合エポキシ樹脂とした．粘着シート A のプライマーおよび粘着シート Bのプライマーを図-5.27 に示す．プライマーの塗布方法は刷毛で塗布することとし，図-5.28のようにプライマーを塗布した．なお，前述した塗布量は作製したプライマーに対して塗布後の減少量を実質塗布量とした．表-5.9 に示す，推奨塗布量と実質塗布量が異なる理由については予備実験で#80 研磨材を用いたディスクグラインダー(以下，#80 ディスク)での表面成形後に推奨塗布量を塗布し，24 時間後，表面の検査を実施した際，不陸がみられたためである．この現象について，#80 ディスクでの研磨後の凹凸量が小さいと判断し，推奨塗布量の半分の量で塗布した．塗布後，約 30 分程度は目視観察を実施し，不陸が生じた場合は不陸を刷毛で均した．塗布終了後，室温 23℃±2℃，湿度 65%±10%の環境下で 48 時間の気中養生を施した．

表-5.9 プライマーの種類

粘着シート種類

混合比

推奨
塗布量

実質
塗布量

主剤：硬化剤

g/0.09m2

g/0.09m

プライマーの種類

2

粘着シートA

2液混合エポキシ樹脂A

100 : 43

12.6

6.3

粘着シートB

2液混合エポキシ樹脂B

2:1

13.5

7.5

粘着シートＡのプライマー

粘着シートＢのプライマー

図-5.27 使用プライマー

146

図-5.28 下地処理状況

図-5.29 シート切断状況

図-5.30 圧着ローラー

図-5.31 貼り付け状況e) 粘着シートの成形
粘着シートはロール状となっているため，粘着シートを所定の幅で切断するために，ディスクカッターを使用した(図-5.29 参照)．

f) 粘着シートの貼付
貼りつけの容易さや，空気の混入を防止するために，プラスチックヘラで貼付し，JISZ0237
を参考に本実験では,粘着シート幅に問わず，図-5.30 に示す 2 圧着ローラーで 2 往復(移動速度約 10mm/sec)の転圧処理を施した(図-5.31 参照)．

147

(3) 実験方法と実験結果の整理方法
引きはがし試験は，JIS Z 7721 に規定されている引張試験機（図-5.32 参照）を用い，粘着力の測定は，デジタルフォースゲージを使用した（図-5.33，表-5.10 参照）．引きはがし
試験の状況を図-5.34 に示す．引きはがしは，あらかじめ指定した角度に供試体をセットし，把持長 100mm の内，12mm の折り曲げタブを設け，タブをフィルムチャックにより固定後，引きはがしを実施した．あらかじめ設定した角度および速度は一定とし，引きはがし区間長である 150mm の引きはがしを実施した．なお，サンプリング速度は 0.0005 秒として，変位制御により引きはがし荷重を計測することとした．
また，90°引きはがし試験の場合，図-5.34 に示すように，ローラーを用いて，クロスヘッ
ド部が上昇するとクロスヘッド部に取り付けたワイヤーによってスライド板が引っ張られ，常に 90°を保持できる構造とし，180°引きはがし試験の場合，試験体を縦置きにして設置し，
クロスヘッド部が上昇中，常に 180°を保持できる構造とした．
引きはがし粘着力の試験結果の評価では，採用する計測区間によって異なる．また，粘着シートのはがれる状態も重要な評価指標となり得る．そこで，計測区間の選定および粘着シートのはがれ形式を考慮した引きはがし粘着力の評価法を検討した．

図-5.33 デジタルフォースゲージ
図-5.32 引張試験機

148

表-5.10 デジタルフォースゲージ仕様

型式

ZTAシリーズ

精度±0.2%F.S±1digit

測定単位

N(mN,kN)

荷重表示

符号付4桁（有機EL）

表示更新

16回/秒

サンプリング速度

最大2000回/秒

バッテリー動作時間

8時間

オーバーロード値

定格約200%

使用環境

温度： 0-40°C

湿度： 20-80%RH

図-5.34 引きはがし試験状況

149

(4) 実験ケース
引きはがし基本性能の把握，粘着シート幅の影響，引きはがし速度および角度の影響について，検討した．
引きはがし基本性能の把握については，JIS Z 0237 で規定されている，粘着シート幅
24±0.5mm，引きはがし速度 5mm/s，引きはがし角度 90°，180°を適用し,引きはがしを行い，引きはがし基本性能の把握および 4 つの計測区間（0～25mm,25～75mm,75～125mm,125～
150mm）ごとに引きはがし粘着力の平均値と標準偏差を算出し，データ計測区間の検討を行った（表-5.11 参照）．
粘着シート幅の影響については，JIS Z 0237 によると粘着シート幅は 24±0.5mm と規定されている．本検討では，表-5.12 に示すとおり，20±0.5mm，24±0.5mm，30±0.5mm の粘着シート幅を設定し，粘着シート幅が引きはがし粘着力に及ぼす影響を検討した．なお，引きはがし速度 5mm/s，引きはがし角度 90°および 180°の試験結果をもとに検討した．
引きはがし速度および角度の影響については，JIS Z 0237 では引きはがし速度すなわち試
験機の運転速度は 5mm/sec，引きはがし角度は 90°または 180°と規定されている．引きはがし速度を 3mm/sec，5mm/sec，7mm/sec とし，引きはがし角度は 90°，180°と設定し，引きはがし速度および角度が引きはがし粘着力に及ぼす影響を検討した．なお，粘着シート幅は24±0.5mm とした（表-5.13 参照）．
表-5.11 実験ケース（引きはがし基本性能の把握）
粘着シートの種類
粘着シートA
および
粘着シートB

引きはがし
角度
90°
180°

(mm/sec)

粘着
シート幅
(mm)

試験
片数

5

24

3

引きはがし速度表-5.12 実験ケース（幅の影響）
粘着シートの種類

粘着シートA
および
粘着シートB

引きはがし
角度

引きはがし速度(mm/sec)

90°
5
180°

粘着
シート幅
(mm)
20
24
30
20
24
30

試験
片数

3

表-5.13 実験ケース（速度および角度の影響）
粘着シートの種類

粘着シートA
および
粘着シートB

引きはがし
角度

粘着
シート幅
(mm)

90°
24
180°

150

引きはがし速度(mm/sec)
3
5
7
3
5
7

試験
片数

3

(5) 実験結果とその考察
粘着シート A および粘着シート B の引きはがし粘着力と引きはがし長さの関係について整理したものを図-5.35, 5.36 に示す．粘着シート A および粘着シート B とも引きはがし角度に関係なく，引きはがし開始から 10mm 程度までは，粘着剤層とプライマー層ではく離
し，引きはがし粘着力が高い傾向を示した．一方，10mm 以降については，粘着剤層とシート層ではく離した状態となり，引きはがし開始から 10mm 程度の粘着力と比較すると約 5割低下し，引きはがし粘着力は安定して移行した．また，粘着シート A の引きはがし角度90°の一部の供試体については，プライマーとコンクリート層のはく離が確認され，その影
響から引きはがし粘着力が低下したものが一部確認された．

シート幅：24mm
引きはがし速度：5mm/sec

代表例（180°）

代表例（90°）Ｄ

ＢＦ

引きはがし後の粘着シート 代表例（90°）
ＤＢ

引きはがし後の粘着シート 代表例（180°）
図-5.35 粘着シート A の結果

151

シート幅：24mm
引きはがし速度：5mm/sec

代表例（90°）

代表例（180°）

ＢＤ

引きはがし後の粘着シート 代表例（90°）
ＢＤ

引きはがし後の粘着シート 代表例（180°）
図-5.36 粘着シート B の結果

図-5.37 はく離形式

152

上記結果より，引きはがし粘着力は，はく離界面が影響することが考えられることから，
はく離形式を図-5.37 に定義した．はく離形式は 3 つの形式に分類することができ，シート
層と粘着剤層間のはく離（B はく離），粘着剤層とプライマー層間のはく離（D はく離），プ
ライマー層とコンクリート層のはく離（F はく離）と定義した．各シートとも B はく離形式
区間の粘着力が安定した．各層間の中で，シート層と粘着剤層は工場で製造（加工）されることから粘着力が安定したものであると考えられる．
次に，データ計測区間について検討した．JIS Z 0237 では測定開始後，最初の 25mm の長さの測定値は無視し，その後，試験板から引きはがされた 50mm の長さの粘着力測定値を平均し，引きはがし粘着力とすると規定されている．表-5.14 に示す平均粘着力は，シート
種別および角度別に各引きはがし区間の試験片数 3 本の平均粘着力を合計し，試験片数で除した値とし，その平均粘着力から標準偏差を算出したものである．0～25mm および 125～150mm は，ばらつきが大きい結果となった．0～25mm のばらつきが大きくなる理由として，D はく離から B はく離への移行により，引きはがし粘着力が低下することでばらつきが発生したものと考えられる．また，125～150mm のばらつきが大きくなる理由として，本実験で採用した基材は弾性率が比較的高いものであり，引きはがし長が長くなるほど，基材が伸長し，引きはがす力を吸収してしまうことで，粘着剤への荷重伝達が一定とならず，粘着力がばらついたものだと考えられる．25～75mm および 75～125mm は，はく離形式が安定していることより，引きはがし粘着力が安定したことから，ばらつきが小さい結果となった．以上の結果より，引きはがし粘着力を評価するデータ計測区間は，25～75mm 区間の適用が妥当であると判断した．

表-5.14 引きはがし試験結果一覧

試
験
片
数

引きはがし区間0～ 25mm

25～ 75mm

75～ 125mm

125～ 150mm

（
）

シート
種別

引
き
は
が
し
角
度

本

平均
粘着力
（N)

標準
偏差
（N)

平均
粘着力
（N)

90°
粘着
シートA
180°

3

16.7

4.5

19.0

0.9

18.5

3

27.7

7.2

30.4

1.0

90°
粘着
シートB
180°

3

42.6

18.0

31.3

3

36.1

13.7

26.4

153

標準 平均 標準
偏差 粘着力 偏差（N) （N) （N)

平均
粘着力
（N)

標準
偏差
（N)

1.3

16.8

4.4

31.1

0.6

27.5

4.5

0.4

30.9

1.1

31.1

3.0

0.4

27.5

0.3

25.2

2.9

a) 粘着シート幅の影響の検討
粘着シート幅の影響を検討するため，各シートの引きはがし荷重，粘着力および粘着シー
ト幅の関係について整理したものを図-5.38，5.39 に示す．図中では引きはがし角度別で結果を記載し，あわせてはく離形式（図-5.37 参照）も示している．粘着シート幅が広い場合，被着体と接している粘着面積が広いことから，幅に比例して引きはがし荷重が高くなる傾向を示したものの，各幅の平均した引きはがし荷重を粘着シート幅で除した値（以下，平均
引きはがし粘着力）で評価するとほぼ同じとなることから，粘着シート幅は 24±0.5mm の適用が妥当である．

b) 引きはがし速度および角度の影響の検討
引きはがし速度および角度の影響を検討するため，各シートの引きはがし荷重と引きはがし速度および角度の関係について整理したものを図-5.40，5.41 に示す．
粘着シート A については，速度による荷重への影響は見られなかったが，90°に比べ，180°の方が，引きはがし荷重が約 1.5 倍高くなる傾向を示した．これは，180°の 25～75mm 区間
で，D はく離が部分的に発生した影響であると考える（図-5.42 参照）．
粘着シート B については，3mm/sec のみはく離形式の違いによる荷重への影響が見られたものの，5mm/sec および 7mm/sec については，速度および角度が引きはがし荷重への影響が少なく，とくに 5mm/sec については，はく離形式についても安定した結果が得られた．
以上の結果より，引きはがし速度については，速度の違いによる引きはがし荷重への影響は小さいと考え，引きはがし速度は JIS Z 0237 と同様の 5mm/sec を適用が妥当である．また，角度については，既往の研究 10)より，180°は粘着シートの厚さや弾性係数の影響を受けやすい傾向があると報告されており，本実験で採用した粘着シート A でも同様な傾向が得られたため，今後，厚さや粘着剤等の仕様を変更する際は，引きはがし角度の影響を受ける可能性があることから，90°および 180°の両方の条件で引きはがし試験を実施し，引きはがし荷重の小さい値を採用した方がよいと考える．

154

平均引きはがし粘着力(90°）
平均引きはがし粘着力(180°）

1.5

80

1.2

60

0.9

40
20
0

B
B
B・F

B・D
B
B・F

20

B・F
B
B・F

B
B
B・D

B
B
B

B
B
B・F

24
粘着シート幅(mm)

0.6
0.3

引きはがし粘着力(N/mm)

引きはがし荷重(N)100

引きはがし荷重（90°）
引きはがし荷重(180°）
平均引きはがし荷重(90°）
平均引きはがし荷重(180°）

0.0

30

図-5.38 粘着シート A 実験結果

平均引きはがし粘着力(90°）
平均引きはがし粘着力(180°）

1.5

80

1.2

60

0.9

40
20
0

B
B
B

B
B
B

20

B
B
B

B
B
B

155

0.6
0.3

24
粘着シート幅(mm)
図-5.39 粘着シート B

B
B
B

B
B
B

実験結果

30

0.0

引きはがし粘着力(N/mm)

引きはがし荷重(N)100

引きはがし荷重（90°）
引きはがし荷重(180°）
平均引きはがし荷重(90°）
平均引きはがし荷重(180°）

引きはがし荷重(N)100

引きはがし荷重(90°)
引きはがし荷重(180°)
平均引きはがし荷重(90°）
平均引きはがし荷重(180°）

80
60
40

B・D
B・D
B

B
B
B・D
B
B
B・F

20
0

3

B・D
B・D
B・D

B・F
B・F
B・F

B
B
B・F

5
引きはがし速度(mm/sec)

7

図-5.40 粘着シート A 実験結果

平均引きはがし荷重(N)100

引きはがし荷重(90°)
引きはがし荷重(180°)
平均引きはがし荷重(90°）
平均引きはがし荷重(180°）
Bはく離・平均引きはがし荷重(180°）

80
60
40

D
D
B
B
B

B

20
0

3

B
B
B

B・D
B
B

B
BB

5
引きはがし速度(mm/sec)
図-5.41 粘着シート B

実験結果

D はく離

図-5.42 粘着シート A はく離界面一例

156

7

B
BB

5.6

試験法の提案

前項で実施した引きはがし基本特性を踏まえたデータ計測区間の検討，粘着シート幅の影響および引きはがし速度，角度の影響の検討結果より，引きはがし粘着力を把握するための試験法を表-5.15 に示すように提案する．
被着体は JIS A 5371 に基づく，コンクリ―ト平板とし，圧着後の放置時間は粘着シートの養生期間として 24 時間，試験片の幅は 24±0.5mm，試験機の運転速度，引きはがし速度は5mm/sec とし，引きはがし角度は材料の厚みやヤング係数の影響を受けることから 90°および 180°の両方で実施することを原則とする．また，表面の凹凸性状の影響を受けやすい粘着シートの試験枚数はそれぞれ 3 枚で試験を実施する．
次に，引きはがし試験の結果の整理方法は，引きはがし長さ 25～75mm 区間の平均値として引きはがし荷重を算出し，3 枚の引きはがし荷重の平均値（平均引きはがし荷重）として結果をまとめる．また，はく離形式によっても引きはがし荷重が変化するため，あわせてはく離形式も記録しておくこととする．
表-5.15 粘着シート工の引きはがし試験法

項 目
試
験
片

幅

24±0.5mm

長さ

250mm

被着体
貼
付
方
法

内容

JIS A 5371 コンクリート平板

圧着方法

質量2000gの圧着ローラーで2
往復

圧着速度

10±0.5mm/sec

圧着後の放置時間 24時間

試
験
装
置

引張試験装置

変位制御可能な引張試験機

読み取り間隔1mm以下の間隔で読み取る自
動式の装置

引
き
は
が
し
方
法

タブの
形成

1端を粘着剤と粘着剤が付くように12mm折る

角度90°,180°

試験機の運転速度 5mm/sec

データの計測区間

25～75mmの50mm間の平均値

157

5.7

各種環境作用による影響の検討(1) 実験概要
本実験は，表-5.4 に示した各環境作用のうち，耐液体性および凍結融解抵抗性について，
各環境作用後，引きはがし粘着力により評価するものである．

（2）供試体の作製および実験方法
供試体の作製は，前章の引きはがし基本特性の確認実験と同様な作製方法とした．本実験
では耐液体性実験に用いる溶液や凍結融解抵抗性実験に伴う水分が，粘着界面への浸透を防ぐ必要がある．そこで，先に供試体全面に粘着シートを貼付し，供試体の四隅をシリコン
シーラントにて端部に塗布し，各試験後に粘着シートを長さ 250mm，幅 24±0.5mm に切断
後，引きはがし試験を行った．なお，本実験において，引きはがし速度は 5mm/sec，引きはがし角度は 90°とした．
耐液体性の浸漬方法については，JIS K 5600 の浸漬方法を準拠した 2)．シリコンシーラン
トで囲んだ中を各浸漬溶液で満たし，裏紙と養生テ―プを用いて密封した．この状態で 30
日間溶液浸漬を行った．30 日の浸漬後，溶液の成分の除去は図-5.43 に示すように実施した．
温冷繰返しの実験は JIS A 6909：2003 を準拠して実施した．図-5.44 はその状態を示したものである．温冷繰り返し試験は，3 個の試験体を 23±2℃の水中に 18 時間浸せきした後，直ちに−20±2℃の恒温器中で 3 時間冷却し，次いで 50±3℃の別の恒温器中で 3 時間加温し，
この 24 時間を 1 サイクルとする操作を 10 回繰り返した後，試験室に 2 時間静置し，シー
ト表面のひび割れ，はがれおよび膨れの有無を目視によって調べるとともに，変色および光沢低下の程度を基準の試験体と比較して行った．
手順 1：23℃±2℃

18 時間

手順 2：－20℃±2℃

手順３：50±3℃

3 時間

水中浸漬

冷却

3 時間 加温図-5.43 浸漬後の水洗い状況
図-5.44 温冷繰返しの実験手順

158

（3）実験ケース
耐液体性試験は，粘着シート A および粘着シート B，作成した供試体（試験片数は 3 本）を 420ml の各種溶液に 30 日間浸漬して行った．また，凍結融解抵抗性試験についても，試験片数を 3 本とした．

（4）実験結果a) 耐液体性実験
30 日間の溶液浸漬後にシート表面の状態を目視および触診により確認した結果，粘着シ
ート A および粘着シート B とも，シート表面の割れや膨れは確認されなかった．粘着シー
ト A では 5%HNO₃ 溶液浸漬後のシート表面に若干の黄ばみがあり，触ると少しざらつきが見られた．
溶液浸漬後の引きはがし試験結果を図-5.45，表-5.16 に示す．粘着シート A の平均引きはがし粘着力は，標準状態が 21.6N に対し，飽和 Ca(OH)2 溶液が 21.5N，5%HNO3 溶液が20.9N であった．また，粘着シート B では，標準状態が 25.2N であるのに対し，飽和 Ca(OH)2溶液が 28.3N，5%HNO3 溶液が 44.7N，5%H2SO4 溶液が 30.2N，3%NaCl 溶液が 28.2N であっ
た．5%HNO3 溶液が 44.7N と高い平均引きはがし粘着力を示した理由として，25～75mm のデータ計測区間で D はく離が部分的に発生した影響であると考える．

図-5.45 耐液体性

159

実験結果

表-5.16 耐液体性

実験ケースと結果

シート種別

溶液の種類

粘着シートA

標準状態
飽和Ca(OH)2
5%HNO3
標準状態
飽和Ca(OH)2

粘着シートB

5%HNO3
5%H2SO4
3%NaCl

平均引きはがし
荷重(N)
21.6
21.5
20.9
25.2
28.3
44.7
30.2
28.2

b) 凍結融解抵抗性実験および温冷繰返し実験
凍結融解 200 サイクル後に，シート表面の状態を目視および触診により確認した結果，粘着シート A 及び B ともにシート表面の割れや膨れは確認されなかった．凍結融解後の引きはがし試験結果を図-5.46，表-5.17 に示す．粘着シート A の平均引きはがし粘着力は，標準状態が 26.0N であるのに対し，凍結融解後は 23.5N であった．また，粘着シート B は標
準状態が 29.9N であるのに対し，凍結融解後は 28.3N であった．なお，粘着シート B の標
準状態の試験片数 3 本の 1 本は，切断の不具合が原因により引きはがし試験中にシートが破断した．試験片数は 2 本で，その試験値は各々，29.9N と 29.8N とほぼ同じであることか
ら，試験値として適正であると考える．
粘着シート A は 3mm までは粘着剤層とプライマー層との間のはく離（D はく離）が生じ，その後シート層と粘着剤層との間のはく離（B はく離）が生じた．また，粘着シート Aの温冷繰返し有の引きはがし結果，標準状態のはく離状況と同様であった．
粘着シート B の引きはがし実験結果をみると，開始 10mm までは粘着剤層とプライマー層との間のはく離（D はく離）ではく離し，その後，荷重が約 5 割低下してシート層と粘着剤層との間のはく離（B はく離）が主流となってはく離した．なお，これらの傾向は標準状
態における引きはがし試験結果と同様であった．温冷繰り返し有の場合，温冷繰り返し実験
無の場合に比べて荷重の低下はほとんどなかったものの，引きはがし荷重がばらつく結果となった．これは，はく離形式の違いと推察し，はく離形式を見ると 25～75mm で D はく
離を確認した．
以上の結果より，各シートとも凍結融解後の引きはがし粘着力に若干の低下が確認されたものの，影響はないと考える．

160

図-5.46 凍結融解抵抗性

表-5.17 凍結融解抵抗性
シート種別
粘着シートA
粘着シートB

実験結果

実験ケースと結果

溶液の種類

試験片数

平均引きはがし
荷重(N)

標準状態

3
3
2
3

26.0
23.5
29.9
28.3

凍結融解作用後
標準状態
凍結融解作用後

161

5.8
5.8.1

粘着シート工の現場適用性
実トンネルにおける粘着力の評価(1) 概要提案した試験法に基づいて，粘着シートの基本性能を把握した後，供用から約 40 年経過した矢板工法トンネルの覆工表面で，粘着シート工を適用した．また，実トンネルで小規模の試験施工を実施し，その結果，一部の粘着シートに剥がれが生じたため，その原因の検証を行った．

(2) 実トンネルにおける引きはがし試験
本検討で採用した実トンネルの覆工表面状態は，著しい煤やエフロレッセンスの付着があったため，ダイヤモンド研磨材と 12000 回転/min のディスクグラインダーを用いて表面処理を行った．その後，室内試験と同様な材料および方法で，表-5.18 に示すプライマーを塗布し，翌日に粘着シートを貼付して，24 時間養生後，引きはがし試験を実施した．表面
処理，貼付および引きはがし試験のトンネル内環境は温度 20℃，湿度 60%，コンクリート
表面の含水率は 4%であった．また，引きはがし区間 150mm に対し，引きはがし速度は5mm/sec としたため，ストップウォッチで 30 秒間計測し，引きはがし角度 90°については
引きはがし中の角度を保持するため，三角定規を設置し，人力により引きはがしを実施した．
表-5.18 プライマーの仕様

粘着シート種別

プライマーの種類

混合比
主剤：硬化剤

塗布量

粘着シートA

2液混合
エポキシ樹脂A

100：43140g/m

粘着シートB

2液混合
エポキシ樹脂B

2：1

150g/m162

22

(3) 引きはがし試験結果
粘着シート A および粘着シート B について，90°および 180°を各 3 本の引きはがし試験を実施した．引きはがし区間長は 150mm，データ計測区間は室内試験と同じ，25～75mm 区間とした．試験結果を図-5.47，図-5.48 および表-5.19 に示す．粘着シート A は，90°ではB はく離，180°では B および D 混合はく離となり，室内試験と同じ傾向を示した．また，引きはがし粘着力についても室内試験と同様に 180°の方が 90°より 1.5 倍程度高くなる傾向を示した．粘着シート B は，90°および 180°とも引きはがし区間 0～10mm は D はく離とな
り，その後 B はく離へと移行した．また，粘着力についても 90°の方が 180°より 1.3～1.4 倍程度，高くなる傾向を示し，室内実験と同様な傾向が得られた．また，粘着シート A および粘着シート B の粘着力の変動を比較すると，粘着シート B の粘着力の変動が大きいことがわかる．この理由として，実トンネルの覆工表面は粗く，その凹部に粘着剤が食い込んだこと，また，引きはがし時に粘着剤の粘りが発生したことで，変動が大きくなったと考えられる．粘着シート A の実トンネルでの引きはがし粘着力が室内試験の引きはがし粘着力と比較して減少したのは，被着体の覆工面が室内試験で用いたコンクリート板よりも粗く，粘着シートが，被着体中に食い込みにくく，小さくなったためと考える．
表-5.19 実験ケースおよび結果

シート
種別

シート
幅

引きは
引きはが 試験片
がし速
し角度
番号
度
90°

粘着
シートA
180°
24±0.5mm 5mm/sec
90°
粘着
シートB
180°

163

A-1
A-2
A-3
A-4
A-5
A-6
B-1
B-2
B-3
B-4
B-5
B-6

引きはがし区間25~75mm
平均引きはがし粘着力( N)

角度別
平均粘着力
（N）

13.2
12.0

11.9

10.7
17.2
18.0

17.5

17.5
36.6
31.1

33.1

31.8
23.9
22.8
22.4

23.0

図-5.47 粘着シート A 試験結果

図-5.48 粘着シート B

164

試験結果

(4) 引きはがし粘着力の基準値の検討
粘着シート工を現場で適用する場合の品質管理基準として，引きはがし粘着力の基準値を検討した．粘着シートは貼付後，端部からはく離が始まり，はく離した粘着シート部分に風荷重が作用することで，はく離が進行することと仮定した．
道路トンネルを走行中の車両は，トンネル空間内でピストンのように作用し，トンネル壁面に正負圧を発生させ，その圧力の振幅の大きさは 1600N/m2 と設定されている 15)．また，浮かし張り内装工を採用する場合，浮かし幅は，少ない方が望ましく，建築限界を考慮し，下地を含めて 10cm 以内とされている 16)．本検討ではこれらの考え方を準用し，24mm 幅である粘着シートが端部からはく離し，
10cm はく離した状態で風荷重 1600N/m2 が作用しても，それ以上はく離が進行しないための粘着力を基準値として設定した（図-5.49 参照）．基準値は，風荷重 1600N/m2 にはく離した粘着シート長さ(0.1m)と粘着シート幅（0.024m）の面積を乗じ，3.84N と設定し，品質，施工のばらつきおよび環境作用の影響を踏まえ，安全率2 を考慮し，7.64N≒8.0N を引きはがし粘着力の基準値として定めた．

図-5.49 基準値の検討図

165

5.8.2実トンネルにおける試験施工a) 概要
粘着シート工の適用を検討している矢板工法トンネルの覆工表面は，エフロレッセンス
や煤等の汚れが著しい箇所があるため，粘着シート工を施工する前に適切な表面処理が必要となる．そこで，同一トンネル内で覆工表面状態が異なる箇所において，試験施工を実施
し，表面処理方法の違いによる耐久性の影響を検討した．
b) 試験施工状況
表-5.20，図-5.50，5.51 に示すとおり，6 種類のサイズの粘着シートを用いて，約 20 m2の試験施工を 2 箇所実施した．試験施工 A の覆工表面は，エフロレッセンスや煤の付着が少ない状態であったことから，覆工表面処理は，水による高圧洗浄のみとした．一方，試験施工 B の覆工表面は，エフロレッセンスや煤等により著しく汚れている箇所が広範囲に存在したため，使用圧力 150MPa のウォータージェットにより表面処理を施した，施工で用いた粘着シートは前章の実トンネルにおける引きはがし試験で用いた粘着シート A とし，プ
ライマーついても同様の仕様のものを用いた．表面処理，プライマー塗布および貼付時のトンネル内環境は，温度 30℃，湿度 65%，コンクリート表面の含水率は 5%であった．
c) 試験施工後のモニタリング
試験施工後は近接目視によるモニタリングを実施した．図-5.52 に示すとおり，試験施工
から数日後，A および C の箇所がはく離し，約 1.5 ヵ月後に B の箇所もはく離した．A お
よび C の覆工表面状態を触診にて確認すると，覆工表面が粗く，覆工表面のひび割れから湧水の浸み出しが確認され，覆工表面の粗さと湧水が複合要因となり，はく離したものと考える．また，C については湧水の浸み出しが確認できなかったものの，触診により A およ
び B よりも粗いと確認できたことから，覆工表面の粗さが要因となり，はく離したものと考える．さらに，ウォータージェットにより表面処理を施した場合，覆工表面が削られることで粗くなり，その粗さを少しでも平滑にするためにプライマー塗布するが，粗い箇所が残存することで，粘着シートが面ではなく点で粘着し，粘着面積が小さくなりことで，粘着力が低下したものを考える．
なお，はく離した 3 枚以外の粘着シートについては，試験施工から約 2 年経過しているが，はく離は発生しておらず，状態は良好である．
表-5.20 試験施工箇所の概要

位置

試験施工A

試験施工B

TN入口から約40m

TN入口から約450m

2

2

数量

18m

18m

覆工表面
状態

煤，エフロレッセンスの付着少煤，エフロレッセンスの付着大覆工表面処理
方法

水による
高圧洗浄

ウォータージェット(150MPa）

166

図-5.50 試験施工 A の概要

図-5.51 試験施工 B の概要

167

図-5.52 各はく離状況とはく離箇所 B の覆工表面状態

表-5.21 デプスゲージの仕様
項目

仕様

測定範囲(mm)

0～10

目量(mm)

0.01

指示誤差(μm）±15

測定力(N)

1.4以下

長さ(mm)
幅(mm)
平面度(μm）

40
16
5
1箇所

ダイアルゲージ取付部

図-5.53 デプスゲージd) 表面粗さとはく離の関係性
覆工表面粗さが粘着力に影響する可能性を検証するために，コンクリート表面の凹凸を簡易に測定できるデプスゲージを用いて，覆工表面粗さ計測した．使用したデプスゲージの
写真と仕様を図-5.53，表-5.21 に示す．計測面はプライマー塗布されている表面とし，計測数は、粘着シートの目地部について，各 4 点ずつ，計 16 点計測した．
表面粗さの測定結果を表-5.22 に示す．試験施工 A のはく離していない箇所の平均値に対し，はく離した箇所の表面粗さの平均値が大きく，粗いことが確認できる．また，図-5.54に示すとおり，はく離箇所 B では，ばらつきも大きく，他の箇所と比較しても粗いことが確認できた．
粘着シート工の長期耐久性を確保するためには，表面の粗さを低減させることが重要であり，本試験施工においては，表面平均粗さが 0.26mm ではく離した結果を受け，プライマ
ー塗布後の表面平均粗さを 0.2mm 以下程度に確保できれば，はく離を防げるのではと考えられる．本検討で用いたデプスゲージは，測定範囲が小さく，点での把握しかできないため，
表面粗さを評価できる測定点数の検討および面で粗さを把握できる手法について，今後より詳細に検討する必要がある．

168

表-5.22 表面粗さ測定結果

項目

平均値（mm） 標準偏差(mm)試験施工Ａ：はく落箇所無試験施工Ｂ：はく落箇所Ａ
試験施工Ｂ：はく落箇所Ｂ
試験施工Ｂ：はく落箇所Ｃ

0.11
0.30
0.35
0.26

図-5.54 表面粗さ状況

169

0.04
0.14
0.23
0.13

5.8.3

試験施工後における耐久性評価(1) 概要前項で実施した試験施工後，約 1 年および 2 年経過時点において，近接目視による外観調査および高圧洗浄による水洗い後の洗浄回復性の評価を行うものである．

(2) 評価方法について
a) 近接目視による外観調査
試験施工後，約 1 年および 2 年経過時点において，近接目視による外観調査を行うもの
であり，外観調査内容は，粘着シートのはく離，浮き，表面の傷等を行うものである．
b) 高圧洗浄による水洗い後の洗浄回復性の評価
試験施工後，約 1 年および 2 年経過時点において，図-5.55，5.56 に示すとおり，高圧洗浄機を用いた水洗いを実施し，洗浄前および洗浄後の表-5.23 に示す仕様の反射率測定器を用いて，拡散反射率を測定し，洗浄回復性の評価を行うものである（図-5.57，5.58 参照）．
反射率は図-5.59 に示すとおり，施工位置①および②，各々において 3 側線（3 点/1 側線）の測定を実施した．
また，拡散反射率は NEXCO 試験法 732 で示されている 10 サイクルの拡散反射率平均
65%以上，20 サイクルの拡散反射率平均 60%以上の指標と比較して，評価するものとした．

図-5.55 洗浄作業状況（遠景）図-5.56 洗浄作業状況（近景）170

図-5.57 反射率測定器

図-5.58 反射率測定状況

図-5.59 拡散反射率測定箇所と結果

171

表-5.23 反射率測定器の仕様

照明・受光光学系

受光素子

色彩

分光手段
測定波長範囲測定波長間隔半値幅
反射率測定範囲
測定用光源
測定径／照明径
繰返し性
器差
観察条件
観察光源
測定角度
測定用光源
受光素子
カラー感度

光沢

光沢測定範囲
測定径
対応規格

測定時間
最短測定可能間隔
測定可能回数格納データ数
使用温湿度範囲

45°ｃ：０°
CIE No.15（2004）、ISO 7724/1、ASTM
E179、ASTM E1164、DIN 5033 Teil7、JIS Z8722条件a に準拠
デュアル40素子シリコンフォトダイ
オードアレイ
平面回折格子360～740 nm
10 nm
約10 nm0～175 % 表示分解能：0.01 %パルスキセノンランプ
MAV：Ø8 mm /12×16 mm、SAV：Ø3 mm/12×16 mm
色彩値：標準偏差ΔE*ab 0.04以内
BCRAシリーズIIタイル12色の平均値 Δ
E*ab 0.15以内
2 °視野、10 °視野
A、C、D50、D65、F2、F6、F7、F8、
F10、F11、F12、ID50、ID65、ユーザー
設定光源
60 °
白色LED
シリコンフォトダイオード
CIE-C光源と分光視感効率V(λ)の組合
せへの調整
0～200 GU、表示分解能：0.01 GU
MAV：Ø10 mm、 SAV：Ø3 mm
JIS Z8741（MAV）、JIS K5600、ISO
2813、ISO 7668（MAV）、ASTM D52308、ASTM D2457-13、DIN 67530
約1秒（測定ボタンを押してから測定が完了するまでの時間）
約2秒
約3,000回
Bluetooth使用時は約1,000回
基準値 2,500 データ / 測定値
7,500 データ
温度：5～40 ℃、相対湿度80%（35 ℃のとき）、結露しないこと172

(3) 評価結果a) 施工後，約 1 年経過
近接目視によって変状を確認した結果，図-5.60 に示すとおり，施工位置①において，局部的に浮き，剥がれ，破損を確認した．粘着シートの下部付近については，雨や雪が降った
際に水分が付着しやすく，粘着シートの下端部からその水分が侵入し，粘着力が低下したことによる浮き，剥がれが生じたと考えられる．また，破損については雪氷作業時に監視員通
路上の引込み雪の除雪作業の際，工具で傷を付けたことが原因で破損が生じていた．
また，高圧洗浄機による洗浄の結果，全測定箇所において，NEXCO 試験法 732 に基づく，
拡散反射率を上回る反射率となり，洗浄回復性の効果が確認された（図-5.61 参照）．他方，
洗浄後，指で粘着シート表面を触ると汚れが除去できていない箇所が見られた．図-5.62 に示すとおり高圧洗浄機のノズル先端と内装シート表面まで距離があり，その間で水圧が低下することによって，洗浄の効果が得られてなかったと考えられる．このため，粘着シートの洗浄方法を改善する必要がある．

図-5.60 施工後 1 年経過状況

173

NEXCO 試験法 732
10 サイクル 拡散反射率平均 65％以上
20 サイクル 拡散反射率平均 60％以上

図-5.61 洗浄前後における反射率の比較

距離があり，
水圧が低下

図-5.62 洗浄作業状況（近景）174b) 施工後，約 2 年経過
近接目視によって，外観を確認した結果，図-5.63 に示すとおり，施工位置①において，確認した状態は，施工後約 1 年経過時点で確認した変状であり，進展はなかった．また，③および④について局部的な浮きが確認されたものの剥がれは生じていなかった．この浮きは覆工のひび割れから滲み出た湧水が影響しているものと考えられる．施工位置②においては，変状は確認されなく，良好な状態であった．
高圧洗浄機による洗浄の結果，全測定箇所において，NEXCO 試験法 732 に基づく，拡散
反射率を上回る反射率となり，洗浄回復性の効果が得られた（図-5.64 参照）．一方，施工
後，約 1 年経過の洗浄後と同様に，指で粘着シート表面を触ると汚れが除去できていない箇所が見られたため，高圧洗浄機で洗浄後，図-5.65 に示すとおり T 字の水切りにより水を切り，その後，反射率を計測したところ，大幅な洗浄回復効果が得られた（図-5.66 参照）．
以上より，施工後，約 2 年経過の耐久性評価を踏まえ，粘着シートに局部的な浮きや剥がれが確認されたものの，全体的には良好な状態であった．ただし，粘着シート下端部は環境状態が良くないこともあるため，下端部はシリコンシーラントなどで止水対策を講じ，より耐久性を向上させる必要があると判断される．
高圧洗浄機による洗浄で洗浄回復性が確認できた．また，洗浄方法については，水圧が低下しないようノズルと洗浄表面までの距離を短くする，または，高圧洗浄後，T 字水切りな
どで水を切るなど，洗浄方法を改善することにより，洗浄回復性が向上されることがわかった．

図-5.63 施工後 2 年経過状況

175

NEXCO 試験法 732
10 サイクル 拡散反射率平均 65％以上
20 サイクル 拡散反射率平均 60％以上

図-5.64 洗浄前後における反射率の比較

図-5.65 T 字水切りによる作業状況

図-5.66 T 字水切り作業有無の比較

176

5.9

まとめ

本章では，粘着シートの適用に向けて，要求性能を整理し，その性能評価方法および評価指標を整理するとともに，重要な基本性能の一つである，覆工コンクリートとの付着性を引
きはがし粘着力としてとらえ，基本性能を確認するための試験法と現場適用性について検討した．得られた知見をまとめると以下のとおりである．
(1) 粘着シート工の要求性能の基本的な評価項目となる引きはがし粘着力の試験法を提案した．
(2) 引きはがし基本性能の把握では，はく離形式が引きはがし粘着力に影響を及ぼすことを明らかとし，はく離形式を定義した．また，粘着シートの仕様が異なることで，引きはがし中の挙動や粘着力に影響を及ぼすことを明らかにした．
(3) 粘着シート工の引きはがし試験法を確立する上で，粘着シート幅，引きはがし速度について，引きはがし粘着力への影響は小さいことを明らかとした．その上で，粘着シート
幅は 24±0.5mm，引きはがし速度は 5mm/sec が適切であることを確認した．また，引きはがし角度は，粘着シートの厚さや弾性係数の影響を受けるため，90°および 180°の両方の試験を行い，引きはがし粘着力を評価する必要があることを確認した．
(4) 耐液体性実験および凍結融解抵抗性実験により，シリコンシーラントを端部に塗布することで，端部からの水分の浸透を防止し，シート表面からの環境作用による影響は防止
できることを確認した．他の種類の粘着シートにおいても同じ効果が得られるかは不明
であるためである．このため，今後，他の種類の粘着シートを用いる場合には，本実験の供試体の作製方法を適用した確認実験を行う必要がある．
(5) 粘着シート工の引きはがし試験法案を適用し，実トンネルで引きはがし試験を実施した．
その結果，室内試験結果に比べて，引きはがし粘着力の低下が確認され，被着体の覆工面が室内試験のコンクリート板よりも粗いことが影響する．このため，粘着シートの適用にあたっては，覆工表面の事前処理に十分留意する必要がある．また，矢板工法トンネルに適用する場合は，漏水や結露など環境作用により，付着性能を確保できない懸念もあることから，これら環境作用による影響も今後検討する必要がある．
(6) 粘着シートは貼付後，端部からはく離が始まり，はく離した粘着シート部分に風荷重が作用することで，はく離が進行することを仮定し，引きはがし粘着力の設計用基準値を
提案した．
177

(7) 実トンネルに粘着シート工を適用した場合，
約 1.5 ヵ月経過時に一部はく離が発生した．
また，約 2 年経過後，一部はく離した箇所の進行性はなく，他のはく離は発生していな
かった．このため，粘着シート端部をシリコンシーラントによる養生および覆工粗さの平坦性を目的としたプライマー塗布を実施すれば，耐久性は確保できる．
(8) 一部はく離した原因を調査した結果，はく離箇所については，はく離していない箇所と比較し，覆工表面が粗くなっていることが確認された．また，貼付後のはく離を防ぐには，プライマー塗布後の覆工表面粗さを 0.2mm 以下に抑えることが重要である．
(9) 施工後，約 2 年経過の耐久性評価を踏まえ，粘着シートに局部的な浮きや剥がれが確認されたものの，全体的な良好な付着性を確認できた．一方，粘着シート下端部は環境状
態が良くないことも把握されたため，下端部はシリコンシーラントなどで止水対策を講
じれば，より耐久性が向上すると考えられる．
(10) 高圧洗浄機による洗浄で洗浄回復性が確認できたものの，洗浄方法については，水圧が低下しないようノズルと洗浄表面までの距離を短くする，または，高圧洗浄後，T 字
水切りなどで水を切ることで洗浄回復性の向上が得られる．

178

【参考文献】
1) 中日本高速道路(株)：設計要領第三集(4)トンネル内装工，pp. 1-3，2014.7.
2) (社)日本橋梁・鋼構造物塗装技術協会：トンネル内壁面塗装工事の課題技術報告，2005.5.
3) 山崎忠明，南出忠利，佐々木秀男：トンネル内（フッ素系）の壁面塗装について，第 33回北海道開発局技術研究発表会，pp. 74, 1989.
4) アトミクス（株）：アトムセラシールド工法技術資料，2007．
5) 西日本高速道路メンテナンス中国（株）：ハイパーセラゼックス T 工法技術資料，2008.
6) 村田雄輝，中野清人，海瀬忍：高速道路トンネルにおける内装工のあり方に関する検討，
土木学会年次学術講演会講演概要集，75 巻，VI-639，2020.8.
7) 道路構造物ジャーナル NET：金沢支社管内の高速道路における構造物の維持管理，
https://www.kozobutsu-hozen-journal.net/series/13371/?spage=2，2015.11.
8) 西日 本高速道路 （株）：https://corp.w-nexco.co.jp/corporate /release/chugoku/h26/0618/，
2020.2.15 アクセス9) 日経クロステック：https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/ column/18/00142/00827/，2020.9.10 ア
クセス10) 浦濱圭彬：特論講座 粘着テープの基礎と物性(1)粘着テープの概要，日本ゴム協会誌，
p. 42, 2003.7.
11) 中村吉伸，下島康平，野田昌代．高倉和希，藤井秀司，浦濱圭彬：粘着強さにおよぼす
剥離角度の影響の糸曳き現象からの検討，日本接着学会誌，Vol. 53, No. 1, pp.11-18,2017.
12) 鈴木翔伍：引きはがし速度が接着剥離力に及ぼす影響，中央大学大学院研究年報，2017.7.
13) JIS Z 0237：粘着テープ・粘着シートの試験法，pp.7-12, 2009.

179

第６章
6.1

結論

本研究のまとめ

第 1 章 序論
わが国の道路トンネルは高度成長期における道路整備の進捗とトンネル技術の進歩とともに建設が進み，とりわけ，高速道路トンネルの資産は，2019 年 3 月末時点で約 1,900 本，
総延長約 1,800km に達している．2013 年の道路法改正等を受け，2014 年 7 月より，全ての道路管理者は 5 年ごとに近接目視による定期点検が義務づけられている．高速道路トンネ
ルにおいては点検，診断および措置の流れに従って，維持管理を実施してきているものの，性能評価に基づく評価体制は確立されていない．また，長期にわたる供用によって，煤や遊離石灰等の著しい汚れが覆工表面に付着し，変状状態の正確な把握が困難となる場合がある．さらに，点検結果を鑑みると，建設年次が古い矢板工法によって構築されたトンネルの変状が著しく，中でも材質劣化および漏水による覆工変状，内装工や漏水防止樋等の附属物の変状が多い特徴があり，これらによる事故発生リスクが懸念される．本章ではこれらの課題を示すとともに，本論文の目的と構成を述べた．
第 2 章 高速道路トンネルのサービス水準と実用化に向けた性能評価手法の構築
本章では，高速道路トンネルの維持管理段階におけるサービス水準を設定し，その水準を達成するための性能（以下，要求性能）および要求性能を評価する基準を含めた性能評価手法の体系を構築した上，高速道路トンネルの変状がとくに多いとされている，「覆工」および「内装工」に対し，本章で構築した性能評価手法を踏まえ，検討すべき新たな維持管理手法の抽出とその課題を提案した．
第 3 章 覆工の変状把握の精度向上技術の提案
本章では，覆工洗浄の手法およびその効果検証，画像撮影点検により得られた画像上で透明型樋内部の変状を可視化するための手法を検討した．覆工洗浄にウォータージェットを適用する場合，トンネル毎に覆工コンクリートの状態が異なるため，事前のキャリブレーシ
ョンが重要である．覆工洗浄を実施した結果，覆工表面に付着した汚れで把握できなかった変状の新規発見や点検精度が改善できることを明らかにした．また，画像撮影に用いる照明の光により透明型樋が反射し，樋内部の変状把握が困難であったが，透明型樋とカメラの正対角を変更することで，照明の反射が軽減され，透明型樋内部の新たな変状の検知の有効性が確認され，透明型樋は近接目視のみならず，画像上から変状やその規模を把握できることを明らかにした．

180

第 4 章 矢板工法トンネルの覆工再生工法技術の構築
本章では，矢板工法で施工された覆工構造の長期耐久性確保を目的とした覆工再生工法
として，既設覆工を切削した場合の安定性および再生覆工の設計手法について検討した．
その結果，覆工再生工法を適用した場合，建築限界を侵す可能性があるため，既設覆工の切削が必要である．覆工切削による既設覆工への影響を数値解析により検討したが，影響はほとんどなく，安定性を確保できることを明らかにした．その結果，ロックボルトにより先行補強された既設覆工を切削しても安定していることから，再生覆工はNATMと同等な2次覆工30cm（f’ck=18N/mm2）の耐荷力相当の20cm（f’ck=36N/mm2）の覆工構造を提案した．
第 5 章 粘着シートを用いたトンネル内装工の開発
本章では，粘着シートの適用に向けて，要求性能とその性能を評価する方法と指標を設定
し，基本性能を確認するための試験法および現場適用性について検討した．粘着シート工の要求性能の基本的な評価項目となる引きはがし粘着力とした上，JIS Z 0237 を参考に各種実験を実施し，基本性能を確認するための試験法を提案した．また，粘着シートを用いたトンネル内装工を実トンネルに適用した結果，概ね良好な付着性を確認できたものの更なる耐久性を向上するためには，プライマー塗布後の覆工表面粗さをより平滑にすることが重要であることを明らかにした．

181

6.2

高速道路トンネルの体系的な維持管理手法の提案

効果①

効果②

効果①・③

図-6.1 新たな維持管理手法とそのフロー（赤文字：新たな手法）

182

本研究で検討した新たな維持管理手法を踏まえたフローを図-6.1 に示す．
【効果①⇒管理者・利用者】
汚れが著しい覆工表面に対し，各種点検前に覆工洗浄を実施すること，詳細点検の中で実施する撮影点検において，カメラの撮影角度を調整した上，点検することが望ましい．また，老朽化した漏水樋は透明型樋に更新していくことが望ましい．
これらの実施することで，点検性能の向上，評価・診断さらには性能評価の精緻化にも繋がり，点検時の作業の効率化，作業環境の改善及びトンネル内の視環境の改善に繋がると考えられる．
【効果②⇒管理者】
これまで点検評価・診断の上，措置への計画を策定していたところであるが，点検評価・診断だけでなく，性能評価を踏まえて，措置への計画の策定が望ましい．高速道路はトンネ
ルだけでなく，橋梁，のり面，舗装，道路付属物，橋梁付属物，施設設備等，高速道路の機能およびサービス水準を維持していくためには，これらの適切に維持管理していかなくてはならない．性能評価を実施することで，サービス水準を達成するために限られた予算の中で，どこに（例えば，覆工・内装工）集中して，投資をすればいいのか明らかとなり，効果的なマネジメントが可能になると考えられる．
【効果③⇒管理者・利用者】
措置においては，内装工の更新については，粘着シート工の適用やトンネルのリニューア
ルについては，覆工再生工の適用を考慮しながら，実施していくことが望ましい．これらの工法を適用することで，事故発生リスクの抑止・防止が可能となるとともに，措置後の耐久性の確保が可能になると考える．また，覆工再生工を適用した場合，覆工の変状が無くなるとともに，漏水樋の設置の必要も無くなり，さらには覆工表面も NATM の新設トンネルの綺麗な状態に近づけることができることから，点検性能の向上，評価・診断さらには性能評
価の精緻化にも繋がり，点検時の作業の効率化，作業環境の改善及びトンネル内の視環境の改善に繋がると考えられる．
以上より，本研究で検討した維持管理手法を適用し，そのフローに基づいた維持管理手法を導入することで，サービス水準の達成に繋がるとともに，さらには質の高いサービスの提供が可能になると考えられる．

183

図-6.2 矢板工法トンネルの覆工対策フロー（スパン毎）

覆工の対策については，新たに「大規模修繕」という言葉を追加したため，維持管理の流れを運用する上で，使い分けの必要性があり，その使い分けのフローを図-6.2 に示す．本
フローは，矢板工法トンネルを対象としており，背面空洞注入対策が実施されおり，また，
設計覆工厚が確保されていることを前提としている．NEXCO の健全度評価ではⅡ-2 以上は進行性有という区分であり，Ⅱ-1 以下は進行性が緩やか，もしくは進行性がないという判断をしている．このことから，Ⅱ-2 以上は大規模修繕（補強）という位置づけをし，Ⅱ-1 は大規模修繕（補修）という位置づけとした．大規模修繕はアーチ部の対策を考えているため，アーチ部に漏水又はエフロレッセンスを浸出の有無で対策工法を選択するものとした．一方，Ⅰ-1 及びⅠ-2 について，大規模修繕までは必要ないものの，アーチ部に浮き，はく離およびひび割れ（亀甲状，三日月状，閉合状）がある場合は，コンクリート片落下による第三者被害も想定されるため，小片はく落対策工などの通常修繕（補修）を実施するものとした．

184

6.3

おわりに

道路機能のサービス水準と達成すべき性能項目を明文化し，性能評価を行うことで，その状態に適した対策を講じることが可能であり，社会への透明性の確保および説明できる維
持管理体制が構築できるものと考えられる．これまで，覆工の変状把握手法の精度向上について，ここまで取り組まれた事例はなく，長期間供用されている道路トンネルは，改良やリ
ニューアルの際に供用開始時までの状態にできないまでも，それに近い状態に近づけることで，点検環境の改善，点検評価の精度向上が期待でき，維持管理の効率化に繋がると考えられる．とくに矢板工法トンネルにおいては建設から新しいもので約 30 年経過しており，今後，本体工だけでなく附属物の老朽化も進んでくることが予想されるとともに，省令点検の義務化により多数の補強補修の必要なものが増えてくることで，予算などリソースの確保が必要である．
また，補修補強を施した場合，再劣化することなく，少しでも長持ちさせるには長期耐久性を確保した工法の適用が重要であり，本研究で取り組んだ粘着シートを用いたトンネル

内装工や矢板工法トンネルの覆工再生工法はこれまでの課題解決を踏まえ，長期耐久性確保を目的とした新たな工法であり，今後，これらの工法が実トンネルに適用されることで，要求性能の確保，さらにはサービス水準の確保および維持できることを期待している．

185

本論文に関する発表論文一覧
既に発表した論文等の名称（発表予定のものも含む）

発行又は発表年月日

発表学会誌・巻号等名

共著者名 （本人を含む論文等に記載された順）（本論文にかかわる実績）【有審査論文】
高速道路トンネル覆工の 2021 年 2 月

土木学会論文集 F2

鈴木 俊雄

変状把握の精度向上に関第 77 巻 1 号、pp.26-40

杉崎 直人

する検証

河合 隆則
木村 定雄

粘着シートを用いたトンネ 2022 年 3 月

土木学会論文集 F2

鈴木 俊雄

ル内装工の付着性能評価

第 78 巻 1 号、pp.9-21

八木 弘

法の提案

道上 剛幸
林 承燦
木村 定雄

【有審査国際会議】
A risk exposure method 2015 年 5 月

ITA-AITES World Tunnel Toshio Suzuki

of tunnel management forCongress 2015

Sadao Kimura

expressways

4.32,p464

Mamoru Moriyama
Toshikatsu Hira

道路マネジメントのアセット 2015 年 9 月

第 8 回日中シールド技術 木村 定雄

マネジメントとシステムリスク

交流会 論文集

鈴木 俊雄

pp.517-524【概要審査】
高性能計測技術によるト 2017 年 1 月

地下空間シンポジウム論 鈴木 俊雄

ンネル覆工点検の信頼性

文・報告集

木村 定雄

向上に関する検証

第 22 巻、pp.67-70

定司 毅

覆工コンクリートの生じるひ 2019 年 1 月

地下空間シンポジウム論 鈴木 俊雄

び割れが直張りタイルに及

文・報告集

古屋 力

ぼす影響

第 24 巻、pp.52-55

林 承燦
木村 定雄

トンネル内装となるシート 2019 年 1 月

トンネル工学報告集

鈴木 俊雄

工の付着性の評価

第 29 巻、I-27、pp.1-5

大橋 将太
道上 剛幸
林 承燦
木村 定雄

186

（本論文にかかわる実績）【有審査論文】
高速道路トンネル覆工の 2021 年 2 月

土木学会論文集 F2

鈴木 俊雄

変状把握の精度向上に関第 77 巻 1 号、pp.26-40

杉崎 直人

する検証

河合 隆則
木村 定雄

粘着シートを用いたトンネ 2022 年 3 月

土木学会論文集 F2

鈴木 俊雄

ル内装工の付着性能評価

第 78 巻 1 号、pp.9-21

八木 弘

法の提案

道上 剛幸
林 承燦
木村 定雄

【有審査国際会議】
A risk exposure method 2015 年 5 月

ITA-AITES World Tunnel Toshio Suzuki

of tunnel management forCongress 2015

Sadao Kimura

expressways

4.32,p464

Mamoru Moriyama
Toshikatsu Hira

道路マネジメントのアセット 2015 年 9 月

第 8 回日中シールド技術 木村 定雄

マネジメントとシステムリスク

交流会 論文集

鈴木 俊雄

pp.517-524【概要審査】
高性能計測技術によるト 2017 年 1 月

地 下 空間 シン ポジウム論 鈴木 俊雄

ンネル覆工点検の信頼性

文・報告集

木村 定雄

向上に関する検証

第 22 巻、pp.67-70

定司 毅

覆工コンクリートの生じるひ 2019 年 1 月

地 下 空間 シン ポジウム論 鈴木 俊雄

び割れが直張りタイルに及

文・報告集

古屋 力

ぼす影響

第 24 巻、pp.52-55

林 承燦
木村 定雄

ト ン ネル内 装 とな るシー ト 2019 年 1 月

トンネル工学報告集

鈴木 俊雄

工の付着性の評価

第 29 巻、I-27、pp.1-5

大橋 将太
道上 剛幸
林 承燦
木村 定雄

覆工に生じる変状把握の 2020 年 1 月

地 下 空間 シン ポジウム論 鈴木 俊雄

精度向上のための覆工表

文・報告集

187

中村 純

謝

辞
本論文は，高速道路トンネルの維持管理の高度化を目的とし，新たな維持管理手法およびそれを踏まえた新たな維持管理フローを提案することを目指した一連の研究の内容を取りまとめたものです．
本論文の執筆にあたり，たくさんの方々からご指導・ご鞭撻頂きましたこと，本当に感謝
しております．
金沢工業大学工学部環境土木工学科木村定雄教授には，研究について適切な助言と丁寧な指導をして頂けるだけでなく，仕事の悩みにも親身になって相談に乗って頂いたこと，深く感謝しております．
金沢工業大学工学部環境土木工学科田中泰司教授，宮里心一教授，髙橋茂樹教授，東京都
立大学都市環境学部砂金伸治教授には，大変ご多忙の中，本論文に関し，多くご助言，ご指導を頂きましたこと，心より御礼申し上げます．
中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京（株）技術推進・指導部技術参与（トンネル）
八木弘氏，中日本高速道路（株）技術本部高度技術推進部専門主幹（トンネル担当）海瀬忍
氏には，研究のご相談だけでなく，業務についてもご支援頂きましたこと，本当に感謝しております．
（株）デーロス・ジャパン企画営業部部長森山守氏には，金沢支社保全サービス事業部保全チーム在籍時に，木村定雄教授をご紹介頂き，再び，私を研究の道に進めて頂きましたこと，
本当に感謝しております．
（株）デーロス・ジャパン企画開発本部企画開発部部長林承燦氏，（株）ケー・エフ・シー
開発営業部道上剛氏，技術部建設・補修技術室長森岡弘樹氏，技術部部長岩谷一郎氏には，研究のご相談だけでなく，各種実験や供用トンネルでの試験施工等，ご支援頂きましたこと，
本当に感謝しております．
（株）東設土木コンサルタント維持管理事業部部長杉崎直人氏，維持管理事業部塩田正幸氏には，各種実験，供用トンネルでの覆工撮影やデータの取りまとめ等，ご支援頂きましたこと，本当に感謝しております．
また，本研究にこれまで携わって頂きました，木村研究室の学生の方々には，実験やデー
タ整理等，本当に色々と助けて頂きましたこと，本当に感謝しております．
以上の皆様をはじめ，ここに名前を挙げることのできなかった多くの関係各位とつらい時に励ましてくれた両親，家庭を温かく見守ってくれた妻美和と絆那，朝陽の二人の子供たちに感謝します．

参考資料

覆工
Op：維持管理・点検評価・対策
性能評価基準
要求性能
番
号
大項目

中項目

性能代替指標
または
対象部位

段
階

小項目

豆板

-

うき・はく離，はく落(補修材含む）はく落が生じない6-

A（A1～A2）：（点）性能低下が見られ補修が必要であるが速やかに補修を要しない

A1（2年以内に補修）--

A2（5年以内に補修）-

20.2m 以上

性能評価基準を設定した根拠
B：(点)C・OK：(点)性能低下が見られず，損損傷・変状がないか，も傷の進行状態を継続的にしくは軽微な場合観察する必要がある

豆板が生じている.
＊基本的にはB判定だ
が，点検員の判断による

2

0.2m 未満

ライニングの劣化(浮き・はく離)利用者の安全を直接脅かさない-

キロポスト毎2に単位m か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

ひび割れ(幅0.6mm)未満

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測
キロポスト毎に単位箇所か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測-

ひび割れ(幅0.6mm以上) ひび割れ(幅2mm以上)し ひび割れ(幅0.6mm以上
かつ縦断・横断に貫通し かし，縦断・横断に貫通 2mm未満)しかし、縦断ている.
していない.
横断に貫通していない.

-

-

-

ライニングの劣化が生じている.
＊基本的にはB判定だ
が，点検員の判断による

-

噴出

路面へ流出

流下

滴水またはにじみ

なし

7

噴出

路面へ流出

流下

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

-

-

-

遊離石灰が発生している
巨大化し第三者被害が想定される場合は「F」を付与.
点検員の判断により変更される可能性あり.

-

遊離石灰が発生している
巨大化し第三者被害が想定される場合は「F」を付与.
点検員の判断により変更される可能性あり.

-

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測-

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

遊離石灰

側壁

別途資料
「Ⅰ無筋コ
ンクリート ㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフ覆工」pp.6- ロー集(案) 判定フロー(トンネル)1/5
2による.

なし

Op

アーチ

参考要領・マニュアル

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)で計測

側壁漏水が生じない

別途資料

-

アーチ

漏水

頻
度

計測時の指標（データの計
測間隔，計測項目など）

キロポスト毎2に単位m か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

Op
ひび割れ
(材料劣化)

利用者の安全性能

AA:（点）
機能面からみて速やかに補修が必要であるE：
緊急的な対応が必要
F:
第三者被害の可能性あり

-

-

参-1

⑭トンネル詳細点検および健全度評価
別途資料 マニュアル(技術資料)(平成24年4「Ⅰ無筋コ月)pp.34 表9-1 漏水の判定の目安 アー
ンクリート
覆工」pp.7- チ，側壁のみ(※舗装に関しては舗装の
1～7-2によ 項目で評価するので省略)㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフる.
ロー集(案) 判定フロー(トンネル)1/5

覆工
Op：維持管理・点検評価・対策
性能評価基準
要求性能
番
号
大項目

中項目

段
階

性能代替指標
または
対象部位

小項目

AA:（点）
A（A1～A2）：（点）機能面からみて速やかに性能低下が見られ補修が必要であるが速やかに補B：(点)補修が必要である
C・OK：(点)修を要しない性能低下が見られず，損E：損傷・変状がないか，も傷の進行状態を継続的に
緊急的な対応が必要
しくは軽微な場合観察する必要がある
F:
A1（2年以内に補修）
A2（5年以内に補修）
第三者被害の可能性あり

平成24年トンネル詳細点検および健全度評価マニュアル(技術資料)の健全度評価による.

方向性

構造安定性能12 Op 外力による変状Ⅳ
放射状ひび割れが見られる.
Ⅴ
変状の進行が極めて著し 圧ざがみられる.
くみられる
5mm以上の段差，ずれのあるひび割れがみられる.

スパン毎に単位mmで計測.

別途、平成24年4月

パターン（亀甲状）

1回/5年

スパン毎に単位%で計測.

Ⅲ-2
健全度ランクⅢ-1の状況
Ⅰ
変状が無いか，もしくはから進行しているよう Ⅱ
軽微なもの.
スパン毎ににみられる.
評価点で31～59点.
1回/5年
継続的に監視を行う程度 評価点で30点以下.
Ⅲ-1
cm/m2で計測.
通行性が見られないも評価点が60点以上であ のもの.の.
るが，進行性が緩やかなもの.

⑭トンネル詳細点検および健全度評価
別途資料 マニュアル(技術資料)(平成24年4月)第
「Ⅰ無筋コ 二編 pp.43 表3-1 外力による変状の判スパン毎に単 ンクリート 定基準
1回/5年
覆工」
⑭トンネル詳細点検および健全度評価
位m2で計測.
pp.12-1～12- マニュアル(技術資料)(平成24年4月)様3による. 式-2 詳細点検Aシート(TCI非対応)3.
データシートトンネル詳細点検および健全度評価マニュアルにより評価.

常時作用する荷重に対して安定する

1回/5年

スパン毎に単位cmで計測.

パターン（交差・分離）

1回/5年

スパン毎に単位箇所で計測.

エフロレッセンス

1回/5年

スパン毎に単位目測で計測.

外力による変状の健全度評価においてⅢ～Ⅴのランクの場合，番号13の調査を実施する.

パターン（閉合型）

スパン毎に単
1回/5年 位ある・なし
で計測.

漏水

13 Op 背面空洞有無

参考要領・マニュアル

スパン毎に最大ひび割れ幅の長さをアー
1回/5年 チの長さに対する割合で計測.

最大ひび割れ幅の長さ（連続している箇所）

覆工が安定する
地山が安定する

性能評価基準を設定した根拠

計測時の指標（データの計
測間隔，計測
項目など）
別途資料

1回/5年

最大ひび割れ幅

ひび割れ幅の分布

頻度-

背面空洞がある.

参-2-

背面空洞がない.

-

-

別途資料
「Ⅰ無筋コ
ンクリート
⑱矢板工法トンネルの背面空洞注入工
覆工」
pp.13-1によ 設計・施工要領(平成18年10月)
る.(表紙のみ記載)

Ⅲ監視員通路
Op：維持管理・点検評価・対策
性能評価基準
要求性能
番
号
大項目

中項目

段
階

AA:（点）
A（A1～A2）：（点）機能面からみて速やかに性能低下が見られ補修が必要であるが速やかに補B：(点)補修が必要である
C・OK：(点)修を要しない性能低下が見られず，損E：損傷・変状がないか，も傷の進行状態を継続的に
緊急的な対応が必要
しくは軽微な場合観察する必要がある
F:
A1（2年以内に補修）
A2（5年以内に補修）
第三者被害の可能性あり

性能代替指標
または
対象部位

小項目

損傷

利用者の安全性能

非常時に利用者が安全 利用者が通路を安全にに避難できる
利用できる

4

Op

利用者の安全を直接脅 手摺が劣化し車道に落
かさない
下しない

6

利用者の安全性能

7-

部材(BN含)の著しい腐
食.

Op

-

-

参考要領・マニュアル

1回/5年
キロポスト毎 別途資料に判定区分
「3.監視員 ㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフ(AA,A1,A2,B)
通路」pp.4- ロー集(案) 判定フロー(トンネル)5/5と備考欄に腐
食劣化度Ⅱ～ 1～4-2によ ㉗2013年度版rimsデータ(損傷その他)
る.
Ⅲで計測.

軽微な腐食.

-

-

1回/5年

-

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

番号4：利用者が通路を安全に利用できると同じ内容を用いる.

Op

タイル
なし
監視員通路下側壁のコ
利用者の安全を直接脅
ンクリートのはく落が
かさない
生じない

破損・変形が局所的で軽微または，手摺なし.

性能評価基準を設定した根拠

計測時の指標（データの計
測間隔，計測項目など）
別途資料

ハンドレール

腐食

利用者の安全性能

手摺に緩み(ぐらつき)が・部材が欠損しているある.
・破損・変形がある
（F)

頻
度

-

監査路のうき・はく離， 監査路のうき・はく離，
豆板，ひび割れが豆板，ひび割れが1セントルの合計で0.2m2 1セントルの合計で0.2m2
以上.
以下.

-

損傷状態

タイル
あり

-

内装板(タイル)の浮き， 内装板(タイル)の浮き， 内装板(タイル)の浮き，
はくり，豆板，ひび割れ はくり，豆板，ひび割れ はくり，豆板，ひび割れががが
1セントルの合計が500枚 1セントルの合計が200枚 1セントルの合計が200枚以上(5m2)以上(2m2)以下(2m2)2
2※1枚=0.01m2とする.
※1枚=0.01m とする.
※1枚=0.01m とする.

参-3-

キロポスト毎に損傷枚数(枚)と損傷面
2
1回/5年 積(m )かつ，
判定区分
(AA,A1,A2,B)が計測されて
いる

別途資料
「Ⅲ監視員
通路」pp.71～7-2による.

㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフロー集(案) 判定フロー(トンネル)5/5㉗2013年度版rimsデータ(損傷項目，備考)㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフロー集(案) 判定フロー(トンネル)5/5㉗2013年度版rimsデータ(損傷項目，備
考)

Ⅳ

内装工
Op：維持管理・点検評価・対策
性能評価基準
要求性能
番
号
大項目

中項目

安全に走行できる

AA:（点）
A（A1～A2）：（点）機能面からみて速やかに性能低下が見られ補修が必要であるが速やかに補B：(点)補修が必要である
C・OK：(点)修を要しない性能低下が見られず，損E：損傷・変状がないか，も傷の進行状態を継続的に
緊急的な対応が必要
しくは軽微な場合観察する必要がある
F:
A1（2年以内に補修）
A2（5年以内に補修）
第三者被害の可能性あり

性能代替指標
または
対象部位

段
階

小項目

良好な視環境を保持できる

0.7cd/m2以下

平均路面輝度

-

直
張
り
内
装
板

内
装
板

Op

-

5枚以上
(5m2)

2～4枚
連続している
(2m2)

1枚のみ.

-

亀裂
割れ

※割れて飛散の恐れがある場合はE判定.

5枚以上
(5m2)

2～4枚
連続している
(2m2)

1枚のみ.

-

浮き
はくり

-

1セントルの合計が500
枚以上
(5m2)

1セントルの合計が200
枚以上
(2m2)

200枚未満.

-局部的に脱落・割れがあ
る.

-

1枚のみ.

-

亀裂
割れ

（

-

※割れて飛散の恐れがある場合はE判定.

-

取
胴付
縁金
具
)

浮
か
し
張
り
内
装
板

局部的に脱落・うき・割
れがある.

-

脱落
汚れ

利用者の安全を直接脅脱落が生じない
かさない
附属物が劣化していな
附属物等が劣化してい
い
ない

-

脱落
汚れ

-

6

-

広範囲にわたり、脱落・うき、割れがある.
全体的に汚れている.

内
装
板

タ
イ
ル

利用者の安全性能
耐久性能-

設計速度100km/h時，
9.0cd/m2以上.
設計速度80km/h時，4.5cd/m2以上.
設計速度70km/h時，3.2cd/m2以上.

腐食

-

（

-

取
胴付
縁金
具

広範囲にわたり，脱落・割れがある.
全体的に汚れている.

5枚以上
(5m2)

5枚以上
(5m2)

2～4枚
(2m2)

1枚のみ.

浅い孔食の軽微な腐食(腐食度Ⅱ)

表面的な腐食
(腐食度Ⅲ)

)

-

変形.

-

BN緩み,ズレ等.

-

連続で2箇所以上で脱
落・破損

脱落・破損

脱落
変形

内装板が脱落の恐れがある場合はF判定.

脱落.

変形,BN抜け,破損.

（※割れて飛散の恐れがある場合はF判定.

固
胴定
縁金
具
)

参-4

別途資料

参考要領・マニュアル

別途資料
「Ⅳ内装
板」pp.2-1～2-4による.

⑩設計要領第七集 第五編
トンネル照明設備(平成22年7月)
pp.14～15 平均路面輝度

別途資料
「Ⅳ内装
板」pp.6-1～6-2による.

⑫保全点検要領(平成26年7月)pp.135 54-5判定基準(トンネル)㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフロー集(案) 判定フロー(トンネル)4/5

キロポスト毎に損傷枚数（枚)と損傷面積(m2)かつ,判
定区分(AA,A1,A2,B)が記録されている-

胴縁(取付金具)が破損し，内装板が脱落している 胴縁(取付金具)に亀裂・変形などがあるが，内装若しくは恐れがある.
板の脱落の恐れはない.

破損

10m毎に計測したトンネル
1回/1年 の照度全体か
ら平均輝度を算出.

-(腐食度Ⅳ)

性能評価基準を設定した根拠

計測時の指標（データの計
測間隔，計測
項目など）

1回/5年

2～4枚
連続している(2m2)

胴縁(取付金具)に腐食があり，内装板が脱落して 胴縁(取付金具)に腐食があるが，内装板の脱落のいる若しくは恐れがある.
恐れはない.

著しく(厚みがある)
腐食(腐食度Ⅰ)

頻度

キロポスト毎に腐食度Ⅱ～
Ⅲかつ,判定区分(AA,A1,A2,B)が記録されている.

Ⅴ 坑門
Op：維持管理・点検評価・対策

要求性能

性能代替指標
または
対象部位

番 段
号 階
大項目

中項目

小項目

豆板

利用者の安全性能

利用者の安全を直接脅かさないはく落が生じない（材料劣化）

6

Op

性能評価基準
AA:（点）
A（A1～A2）：（点）機能面からみて速やか
B：(点)性能低下が見られ補修が必要であるが速やかににC・OK：(点)性能低下が見られず，補修を要しない
補修が必要である
損傷の進行状態を継続 損傷・変状がないか，
E：的に観察する必要があ もしくは軽微な場合
る
緊急的な対応が必要
A1（2年以内に補修） A2（5年以内に補修）F:-うき・はく離，はく落(補修材含む）-ひび割れ(材料劣化)-

ライニングの劣化(浮き・はく離)

鉄筋露出

-

-

-

-

豆板が生じている.
＊基本的にはB判定だ
が，点検員の判断によ
る

-

頻
度

計測時の指標（データの計
測間隔，計測項目など）

性能評価基準を設定した根拠

別途資料

参考要領・マニュアル

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

キロポスト毎に単位m2か
1回/5年 つ，判定区分
0.2m2以上
0.2m2未満(AA,A1,A2,B) 別途資料
「Ⅰ無筋コ
で計測
ンクリート
キロポスト毎 覆工」pp.6ひび割れ(幅0.6mm以上) ひび割れ(幅2mm以上) ひび割れ(幅0.6mm以上に単位m2か
2による. ㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフロー集(案) 判定フロー(トンネかつ縦断・横断に貫通 しかし，縦断・横断に 2mm未満)しかし、縦断 ひび割れ(幅0.6mm)未満 1回/5年 つ，判定区分
している.
貫通していない.
ル)1/5
横断に貫通していない.
(AA,A1,A2,B)
で計測

-

-

-

0.2m2以上

参-5

ライニングの劣化が生じている.
＊基本的にはB判定だ
が，点検員の判断による

0.2m2未満-キロポスト毎に単位箇所か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測-

キロポスト毎 別途資料
「Ⅱ鉄筋コに単位m2かンクリート
1回/5年 つ，判定区分
覆工」(AA,A1,A2,B) pp.18-1～
で計測
18-4による.

Ⅵ 排水施設
Op：維持管理・点検評価・対策
性能評価基準
要求性能
番
号
大項目

中項目

段
階

性能代替指標
または
対象部位

小項目

詰まり

破損

樋・はく落対策網(ネット)

腐食

利用者の安全性能

利用者の安全を直接脅
かさない

排水樋が落下しない6

Op

亀裂・変形・欠損

腐食

ボルト・ナット（取付金具)

AA:（点）
A（A1～A2）：（点）機能面からみて速やかにB：(点)性能低下が見られ補修が必要であるが速やかに補補修が必要である
C・OK：(点)修を要しない性能低下が見られず，損E：損傷・変状がないか，も傷の進行状態を継続的に
緊急的な対応が必要
しくは軽微な場合観察する必要がある
F:
A1（2年以内に補修）
A2（5年以内に補修）
第三者被害の可能性あり

頻度

性能評価基準を設定した根拠

計測時の指標（データの計
測間隔，計測項目など）
別途資料

参考要領・マニュアル-

キロポスト毎2に単位箇所,m
かつ，判定区
1回/5年
分(AA,A1,A2,B)
で計測-

キロポスト毎に単位箇所,m2
1回/5年 かつ，判定区
分(AA,A1,A2,B)
で計測-

キロポスト毎に単位箇所か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測-

キロポスト毎⑫保全点検要領(平成26年7月)pp.135 5別途資料に単位箇所,m2 「Ⅵ 排水4-5判定基準(トンネル)
1回/5年 かつ，判定区 工」pp.6-1～ ㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフ分
6-2による.
ロー集(案) 判定フロー(トンネル)3/5(AA,A1,A2,B)
で計測

ボルト・ナットが腐食により断面欠損が生じ,脱落 ボルト・ナットが腐食により断面欠損が生じ,脱落
腐食はしているが断面欠している若しくはおそれしている若しくははおそれがあるが,漏水防止樋・ 損ではなく,軽微な変状でがあり,漏水防止樋・はくはく落対策施設の脱落のおそれはない.
ある
落対策施設の脱落のおそ
れがある.

-

キロポスト毎に単位箇所か
1回/5年 つ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

ボルト・ナットが脱落している若しくは恐れがあ ボルト・ナットが脱落している若しくは恐れがあ 緩んでいるがボルト・り,漏水防止樋・はく落対 るが,漏水防止樋・はく落対策施設の脱落のおそれ ナットが脱落していない
若しくは恐れがない.
策施設の脱落のおそれが はない.
ある.

-

-

-

遊離石灰により通水阻害が発生(パンパン)--

破損している.

詰まりがあるが流れている(シャリシャリ)

破損していない.

腐食による断面欠損が生じ,脱落している若しくは腐食により断面欠損が生じているが,脱落はしていおそれがある.
ない.
腐食しているが,断面欠損
腐食により通水阻害が生
漏水が見られる.
はない
じている.
腐食により,はく落対策機能が低下している.
腐食により,はく落対策機
能を果たしてない.
亀裂。変形などが生じ,脱落している若しくはおそ
亀裂・変形などがあるが,脱落していない.
れがある.
変形等により通水阻害が 漏水がみられる.
生じている.
はく落対策機能が低下している.
変形等により,はく落対策機能を果たしていない.

樋の軽微な亀裂・変形な
どがある

1回/5年

脱落・緩み
・ボルト・ナットが脱落 ・ボルト・ナットが緩んボルト・ナットが脱落までいる(1個以上)
樋本体の脱落の恐れがあ している（1個以上）たは緩んでおらず腐食のり.
・腐食による断面欠損が ・軽微な腐食.(断面欠損
恐れもない.
ある.
なし)

参-6

-

キロポスト毎に単位箇所かつ，判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

Ⅵ 排水施設
Op：維持管理・点検評価・対策

要求性能

性能代替指標
または
対象部位

番 段
号 階
大項目

中項目

小項目

排水樋から漏水がな
い

利用者の安全性能

利用者の安全を直接 路側排水工の集中蓋
脅かさないに変状が生じない

路側円形水路に変状がない

樋からの漏水,堆積物

7

洗浄用排水ますの蓋の変状破損,腐食,変Op 形
または,排水施設の変状

排水施設

円形水路の変状

性能評価基準
AA:（点）
A（A1～A2）：（点）機能面からみて速やか
B：(点)性能低下が見られ補修が必要であるが速やかににC・OK：(点)性能低下が見られず，補修を要しない
補修が必要である
損傷の進行状態を継続 損傷・変状がないか，
E：的に観察する必要があ もしくは軽微な場合
る
緊急的な対応が必要
A1（2年以内に補修） A2（5年以内に補修）
F:

-

-

排水施設本体に大きな変状がある.

堆積物はあるが破損,堆積物による漏水 破損していないが,覆工 樋は破損しておらず,覆面への流下・滴下が見 工面への流下,滴下もみ
がある.
られる
られない.

蓋または付属品に著しい変状があるもの.
蓋または付属品に変状
または,排水施設に堆積物があり,目詰まりして があり,機能低下してい
るもの.
いる.

排水施設本体に変状がある

参-7

-

-

排水施設に堆積物があるが通水している.

-

頻度

計測時の指標（データの計
測間隔，計測項目など）

性能評価基準を設定した根拠

別途資料

キロポスト毎に単位箇所,m2かつ，
1回/5年
判定区分(AA,A1,A2,B)
で計測

参考要領・マニュアル㉕平成26年12月 エンジ内規判定のフロー集(案) 判定フロー(トンネル)3/5㉗2013年度rimsデータ(損傷その他)

キロポスト毎
別途資料に単位箇「Ⅵ 排水 ㉖保全点検要領(平成26年7月)
所,m2かつ，工」pp.7-1 pp.100 表 5-3-9-1 判定の標準(22/24)
1回/5年 判定区分
(AA,A1,A2,B) ～7-5によ ㉗2013年度rimsデータ(損傷項目)
る.
が記載されている.

キロポスト毎に単位箇所,m2かつ，1回/5年 判定区分
(AA,A1,A2,B)が記載されている.

㉖保全点検要領(平成26年7月)
pp.122 5-4-5 判定の基準(トンネル)
排水施設 円形水路