NSM-CFRP strengthening of lining-concrete for renewal of road tunnels

近年，橋梁やトンネルなどの道路構造物の老朽化対策・長寿命化が活発に進められている．現在，高速道路を中心に劣化した道路橋床版の取り替え工事が全国的に進められているが，道路トンネルに関しては取り替え工事，補強技術が未だ研究開発段階である．これは，道路橋に比べてトンネル内は作業空間などのスペースに制限が多く，覆工コンクリートの取り替えを行うことは容易でないことが一因である．そこで本研究は，トンネル覆工コンクリートに適用可能な補強工法の開発を目指し，標準環境下における補強方法の検討，補強効果の実験および解析を目的としている．ここではアーチ構造となるトンネル覆工コンクリート部材の載荷実験を行うとともに，有限差分法による解析的評価を行った．本研究では，道路橋等の補強技術として用いられるNear-Surface-Mounted（NSM）工法2)をトンネル覆工コンクリートに応用することを考えた．補強材として炭素繊維複合材ケーブル（CFCC）を覆工コンクリート内側表層に配置した試験体および無補強試験体，炭素繊維（CF）シート補強試験体の載荷実験を試みた．その結果，無補強供試体に比べ炭素繊維シート補強，20mm深の溝内に2本CFCCを埋設した試験体，内表層20mmにCFCC（φ13.0）を埋設した試験体は約1.2倍のひび割れ発生荷重を示した．また，補強材料の補強間隔は250mmが適切であった．すべての供試体でコンクリート部材上部の圧壊が起こったことから，健全なアーチ構造であれば，貫通ひび割れは生じないことが分かった．さらに市販の有限差分解析ソフトウェアを用いた解析により実験上の破壊形態を概ね推定できることがわかった．

近年，橋梁やトンネルなどの道路構造物の老朽化対策・長寿命化が活発に進められている．現在，高速道路を中心に劣化した道路橋床版の取り替え工事が全国的に進められているが，道路トンネルに関しては取り替え工事，補強技術が未だ研究開発段階である．これは，道路橋に比べてトンネル内は作業空間などのスペースに制限が多く，覆工コンクリートの取り替えを行うことは容易でないことが一因である．そこで本研究は，トンネル覆工コンクリートに適用可能な補強工法の開発を目指し，標準環境下における補強方法の検討，補強効果の実験および解析を目的としている．ここではアーチ構造となるトンネル覆工コンクリート部材の載荷実験を行うとともに，有限差分法による解析的評価を行った．本研究では，道路橋等の補強技術として用いられるNear-Surface-Mounted（NSM）工法2)をトンネル覆工コンクリートに応用することを考えた．補強材として炭素繊維複合材ケーブル（CFCC）を覆工コンクリート内側表層に配置した試験体および無補強試験体，炭素繊維（CF）シート補強試験体の載荷実験を試みた．その結果，無補強供試体に比べ炭素繊維シート補強，20mm深の溝内に2本CFCCを埋設した試験体，内表層20mmにCFCC（φ13.0）を埋設した試験体は約1.2倍のひび割れ発生荷重を示した．また，補強材料の補強間隔は250mmが適切であった．すべての供試体でコンクリート部材上部の圧壊が起こったことから，健全なアーチ構造であれば，貫通ひび割れは生じないことが分かった．さらに市販の有限差分解析ソフトウェアを用いた解析により実験上の破壊形態を概ね推定できることがわかった．