JP4044945B2 - 地下構造物躯体の内装工法及び内装構造 - Google Patents

Description

この発明は、地下構造物躯体の内装工法及び内装構造に関し、さらに詳細には、多数の鋼製エレメントを地山に挿入することによって、鉄道線路や道路の下方に構築された地下構造物（トンネル）躯体の内装工法に関する。

鉄道線路や道路の下方に立体交差する地下構造物を構築する工法の１つとして、長尺の多数の鋼製エレメントを地山に挿入して、このエレメント列を構造物躯体とする HEP＆JES (High Speed Element Pull & Jointed Element Structure) 工法が知られている。

この工法は、この発明の実施形態である図１を参照して説明すると、例えば線路１下の地山に構造物の断面を区画するように、長尺の多数の鋼製エレメント２，３を牽引又は推進により並列させて地山に順次挿入し、エレメント内部にコンクリートを打設して箱形ラーメン形式又は円形等の構造物躯体４を構築した後、躯体４内方の地山を掘削する工法である。

このような工法に使用する鋼製エレメントとして、断面が四角形の基準エレメントと、その側部に順次連設される断面コ字形の連設エレメントとを用い、さらに各エレメント間の継手を全強状態に接合することができる構造とした工法について既に提案がされている（特許文献１，２参照）。

図２及び図３は、これらの基準エレメント及び連設エレメントを示している。すなわち、基準エレメント２は、図２に示すように、４枚の鋼板５によって断面四角形に形成され、各隅角部には断面略Ｃ字形の継手６が長手方向に沿って設けられている。また、連設エレメント３は、図３に示すように、３枚の鋼板７，８によって断面コ字形に形成され、各隅角部及び鋼板７の開放側端部には上記継手６と同形状の継手９，１０が長手方向に沿ってそれぞれ設けられている。基準エレメント２は最初に地山に挿入され、次いで、基準エレメント２の両側部の地山に連設エレメント３が挿入される。

その際、図４に一方側のみを示すように、連設エレメント３は、その開放部側の継手１０を基準エレメント２の継手６に嵌合させながら地山に挿入される。先行して地山に挿入された連設エレメント３に並列させて、さらに後行する連設エレメント３が地山に挿入され、この後行する連設エレメント３は、その開放部側の継手１０を先行する連設エレメントの隅角部側の継手９に嵌合させながら地山に挿入される。このようにして、連設エレメント３を順次地山に挿入し、図１に示したような構造物躯体４が構築される。なお、各エレメントの先端には掘削機が収容されたほぼ同形状の掘削エレメントが連結され、各エレメントは地山を掘削しながら推進又は牽引により発進側から到達側に向けて地山に挿入される。

このような HEP＆JES 工法で構築された構造物の多くは、躯体が完成した後にコンクリートで内装工を施工することになっている。一般的に内装工の部材厚は薄いため、ひび割れ発生などの損傷が発生することがある。特に、内装工としてコンクリートを施工する場合には、コンクリートの温度応力に起因する収縮や乾燥・自己収縮が発生する。収縮の結果、コンクリート自体がエレメントを構成する鋼板（以下、適宜、 JES 鋼板ともいう）により拘束されるため、コンクリートにひび割れが発生する。内装工にひび割れなどの損傷が発生すると、構造物内に漏水等が発生し、機能および美観上問題となる。また、内装工をコンクリート２次製品で施工した場合にも、継ぎ手部分からの漏水が避けられず、機能および美観上問題となる。

現状では、内装工に生じる損傷あるいは継ぎ目を完全に無くすことが出来ないため、内装材からの漏水を防止する方法として、内装工との間に防水材を配置する工法が用いられている。防水材は大別すると、シート状の材料を JES 鋼板あるいはコンクリート表面に接着するシート系防水と防水材料を吹き付けるものに分けられる。この場合、 HEP＆JES 工法で適用される防水材には、防水性能のみならず、 JES 鋼板の拘束を低減することで温度応力や乾燥・自己収縮に起因する内装コンクリートの収縮ひずみの発生を抑制し、内装コンクリートに生じる損傷を低減する効果が要求される。しかしながら、現在用いられている防水材では内装コンクリートに生じる損傷を防止することができない。

特開２０００−１２０３７２号公報 特開２０００−１７９２８２号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、内装コンクリートからの漏水を防止するとともに、そのひび割れによる損傷を防止し、美観を損なうことがない地下構造物躯体の内装工法及び内装構造を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、多数の鋼製エレメントを地山に挿入して形成される地下構造物躯体の内装工法であって、
前記躯体の表面に接着性及び高伸縮性を有する塗膜防水層を形成した後、
この塗膜防水層の表面に、セメントモルタルに短繊維を混入してプレス成形してなるセメント系繊維補強ボードを埋込み型枠として、コンクリート層を形成することを特徴とする地下構造物躯体の内装工法にある。

また、この発明は、多数の鋼製エレメントを地山に挿入して形成される地下構造物躯体の内装構造であって、
前記躯体の表面に形成された接着性及び高伸縮性を有する塗膜防水層と、
この塗膜防水層の表面に形成されたコンクリート層と、
このコンクリート層の表面に埋込み型枠として配置された、セメントモルタルに短繊維を混入してプレス成形してなるセメント系繊維補強ボード
とからなることを特徴とする地下構造物躯体の内装構造にある。

この発明によれば、鋼製エレメントからなる構造物躯体の表面に接着性及び高伸縮性を有する塗膜防水層が形成される。この防水層はエレメントを構成する鋼板とコンクリートとの間で緩衝材として働くため、コンクリート層に乾燥・自己収縮などによる収縮ひずみが発生しても、コンクリートが鋼材によって拘束されることがない。したがって、防水性が高まることは勿論のこと、コンクリート層に発生するひび割れを防止することができ、その損傷を低減することができる。

また、コンクリート層の表面をセメント系繊維補強ボードで覆うことにより、コンクリート層及び鋼材からなる構造物躯体の耐久性能を向上させることが可能となる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施形態を示し、鋼製エレメントである基準エレメント２及び連設エレメント３を用いて地下構造物躯体４を構築するのは従来と同様である。なお、図１〜図３に示した鋼製エレメントは例示であり、この発明は他の種々の形状のエレメントを用いた躯体の内装工に適用できる。

この発明による内装構造１１は、図５に躯体４の一部を拡大した断面で示すように、躯体４の表面すなわちエレメントを構成する JES 鋼板７に接する部分に形成される塗膜防水層１２と、その表面に形成されるコンクリート層１３と、コンクリート層１３を挟み込むように表面に配置されるセメント系繊維補強ボード１４との三層構造からなる。

塗膜防水層１２を形成するための防水材は、ポリマーアスファルト系のものであり、例えば米国・LBI TECHNOLOGIES,INC.（エルビーアイテクノロジー社）製の 「LIQUID BOOT（リキッドブート）」（商品名）が使用される。この防水材は、防水性能に優れていることは勿論のこと、接着性があるという特徴を有している。さらには、非常に優れた伸縮性能（伸び率：1300% 、復元率：90% ）を有している。

防水層１２の施工に際しては、JES 鋼板の継手部分９，１０は突出しており、継手間に局部的に不連続箇所があることから、凹凸面への追従性を良好とするために、吹き付け施工が適用される。防水材の吹き付けは、躯体４の表面全体に施してもよいが、図１に示すように、躯体４の側壁下部近くまでで十分である。すなわち、底盤コンクリート１５と躯体４との間には防水層を設けなくともよい。図１において、１６，１７はそれぞれ歩道及び車道を示している。

防水層１２の形成後、その表面にセメント系繊維補強ボード１４を型枠としコンクリートを打設し、コンクリート層１３が形成される。セメント系繊維補強ボード１４は埋込み型枠として用いられ、したがってコンクリート層１３の表面にそのまま配置される。繊維補強ボード１４は、セメントモルタルに PVA繊維（ポリビーニル・アルコール繊維、通称ビニロン繊維）などの合成繊維からなる短繊維を混入してプレス成形したもので、短繊維の架橋作用によりひび割れ面で引張応力が伝達されるという特徴を有している。引張応力が伝達されるため、複数の微細なひび割れが生じ、その結果として優れた変形性能を示す。なお、この繊維補強ボードは、REDEEMボードの名称で知られている。

以上のような内装構造１１によれば、次のような効果が得られる。
(1) 防水層１２は接着性を有していることから、 JES 鋼板７とコンクリート層１３との付着性を高めることができる。
(2) また、防水層１２は高い伸び性能を有していることから、コンクリート層１３と JES 鋼板７との間での緩衝材となる。すなわち、乾燥・自己収縮などによる収縮ひずみが内装コンクリート層１３に発生しても、防水層１２が緩衝材として働きコンクリートが JES 鋼板７によって拘束されることがない。したがってコンクリート層１３のひび割れ発生確率が低減し、その損傷を低減することができる。
(3) また、この防水層１２は塩分の浸透を遮断する作用も有することから、JES 鋼板７の腐食を防止することができ、構造物躯体４の耐久性を高めることができる。

(4) 優れた変形性能を有するセメント系繊維補強ボード１４を埋め込み型枠として用いることにより、仮に乾燥・自己収縮などの原因で内装コンクリート層１３にひび割れが発生しても、内装工表面までひび割れは到達しない。そして、この繊維補強ボード１４に発生するひび割れは、複数の微細なものであって、通常は目視することは困難である。したがって、ひび割れにより美観を損なうことはない。
(5) セメント系繊維補強ボード１４は微細なひび割れのみしか発生しないため、ひび割れからの塩化物イオンなどの鋼材腐食因子の浸透を抑制することができる。さらに、繊維補強ボードは密実なモルタルで製造されており、通常のコンクリート部材に比べて中性化速度が遅い。このため、セメント系繊維補強ボードを埋め込み型枠として用いることで構造物躯体の耐久性の向上を期待することができる。
(6) セメント系繊維補強ボード１４を埋め込み型枠として用いることで、仮に内装コンクリートに損傷が発生し、かつ防水層１２との付着切れが発生しても内装コンクリートの剥落を防止することができる。

この発明の実施形態を示す全体断面図である。 同実施形態で用いられる鋼製エレメントを示し、軸方向に見た図である。 同実施形態で用いられる他の鋼製エレメントを示し、軸方向に見た図である。 エレメントどうしの嵌合状態を示す図である。 内装工が施された構造物躯体の一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 線路
２ 基準エレメント
３ 連設エレメント
４ 構造物躯体
７ 鋼板
９，１０ 継手
１１ 内装構造
１２ 塗膜防水層
１３ コンクリート層
１４ セメント系繊維補強ボード

Claims (2)

1. 多数の鋼製エレメントを地山に挿入して形成される地下構造物躯体の内装工法であって、
   前記躯体の表面に接着性及び高伸縮性を有する塗膜防水層を形成した後、
   この塗膜防水層の表面に、セメントモルタルに短繊維を混入してプレス成形してなるセメント系繊維補強ボードを埋込み型枠として、コンクリート層を形成することを特徴とする地下構造物躯体の内装工法。
2. 多数の鋼製エレメントを地山に挿入して形成される地下構造物躯体の内装構造であって、
   前記躯体の表面に形成された接着性及び高伸縮性を有する塗膜防水層と、
   この塗膜防水層の表面に形成されたコンクリート層と、
   このコンクリート層の表面に埋込み型枠として配置された、セメントモルタルに短繊維を混入してプレス成形してなるセメント系繊維補強ボード
   とからなることを特徴とする地下構造物躯体の内装構造。

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