JPH02308094A - トンネルの覆工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、シールド工法によりトンネルを構築する際に
、セグメントを用いて一次覆工した後、二次覆工を施す
ための新規な方法に関するものである。

従来の技術 これまで、シールドトンネルの構築に当っては、一次覆
工をセグメントを用いたプレハブ構造で行い、その補強
、防食、蛇行修正、防水などを兼ねた仕上げとして、コ
ンクリートの打設による二次覆工を行うのが普通である
。

しかしながら、このコンクリートによる二次覆工では、
通常１５〜３０ｃｍの厚さにしなければならないため、
トンネル掘削断面を必要以上に大きくしなければならな
い上に、コンクリートの使用量が多くなり、また乾燥に
長時間を要するため工期が長くなるのを免れない。また
、打設のための特別の設備を用意しなければならないし
、打設の際に空気を巻き込むと乾燥後、ボイドや亀裂の
原因となるため、適宜空気抜きをしなければならないと
いう作業上の不便もある。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来のコンクリートによる二次覆
工に伴う欠点のない、簡単かつ手軽に施工でき、トンネ
ル掘削断面を可及的に小さくしうるコンクリートの打設
に代わるべき新規な二次覆工の方法を提供することを目
的としてなされたものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、シールドトンネルにおける二次覆工につ
いて種々研究を重ねた結果、特定の常温硬化型ポリウレ
タン樹脂を特殊な手段でスプレー塗装すれば、わずか１
＝ＩＯ＋ｍｍという厚さで、コンクリートによる二次覆
工に匹敵する結果が得られることを見いだし、この知見
に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、シールドトンネルに二次覆工を施
すに当り、エポキシ樹脂変性ポリオールを配合しｔ；ポ
リオール成分及び架橋剤成分を含む第−液と、ポリイソ
シアネート成分を含む第二液とを、スタティックミキサ
ーで混合しながら、スプレー可能な粘度を保持している
間に、一次覆工したセグメントの表面にスプレー塗装し
、硬化させることを特徴とするトンネル覆工方法を提供
するものである。

本発明方法により二次覆工が施される一次覆工は、常法
により施されたセグメントのブレノ１ブ構造でよく、特
に制限はない。

本発明による二次覆工は、このようにして施された一次
覆工について通常のように、防水、清掃の前鬼理を行つ
ｔ；のちに施工される。

本発明方法においては、エポキシ変性ポリオールを配合
したポリオール成分及び架橋剤成分を含む第−液と、ポ
リイソシアネート成分を含む第二液から成る塗工液が用
いられる。このものは第−液と第二液とを混合したとき
、初期においてはスプレー可能な粘度を保つが、その後
短時間のうちに急速な硬化反応を起し、粘度上昇する。

すなわち、これは２液を混合後、２０℃において少なく
とも３０秒間はｓｏ、ｏｏｏセンチポイズ以下の粘度を
維持するが、長くとも５分間でｔｏｏ、ｏｏｏセンチポ
イズ以上の粘度に上昇するので、この間に塗装すればい
わゆるだれを生じることなく均一な塗工を施すことがで
きる。

この第−液において用いるポリオール成分は、これまで
、常温硬化型２液性ポリウレタン樹脂組成物のポリオー
ル成分として慣用されているものの中から任意に選択す
ることができる。このようなものとしては、例えばフタ
ル酸、アジピン酸、二量化すルイン酸、嬌マレイン酸の
ような有機ジカルボン酸と、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリメチロールエタン、ヘキサントリオール
、グリセリン、トリメチロールエタン、ペンタエリトリ
ットのような多価アルコールとから誘導されるポリエス
テルポリオール及びポリブチロラクトン、ポリバレロラ
クトンのようなラクトンから誘導されるポリエステルポ
リオールや、ヒマシ油又はその変性ポリオールや、ポリ
（オキシプロピレン）グリコール、ポリ（オキシプロピ
レン）ポリ（オキシエチレン）グリコール、ポリ（オキ
シブチレン）グリコール、ポリ（オキシテトラメチレン
）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）トリオール、
ポリ（オキシプロピレン）ポリ（オキシエチレン）トリ
オール、ポリ（オキシプロピレン）ポリ（オキシエチレ
ン）ポリ（オキシプロピレン）トリオールのようなポリ
エーテルポリオールや、前記のポリエステル単位とポリ
エーテル単位の両方を含むポリエーテルポリエステルポ
リオールやアクリル酸から誘導されるアクリルポリオー
ルなどの中で分子量３００〜３０００、水酸基価５０〜
３５０のものを挙げることができる。これらのポリオー
ルは、単独で用いてもよいし、２種以上混合して用いて
もよい。

本発明方法で用いる塗工液においては、このようなポリ
オール成分中に、エポキシ変性ポリオールを配合するこ
とが必要であるが、このエポキシ変性ポリオールとして
は、前記したポリエステルポリオール又はポリエーテル
ポリオールにエポキシ化合物例えばエピハロヒドリン、
グリシジルアルコールなどを反応させて得られるものが
用いられる。このエポキシ変性ポリオールは、ポリオー
ル成分の全量に基づき、少なくとも５重量％の割合で配
合される。このようにエポキシ変性ポリオールを配合す
ることにより、急速な硬化に伴う塗膜の強度低下を抑制
し、衝撃や摩耗に対する恒久的な耐性を与えることがで
きる。

次に、第−液において、このポリオール成分と併用され
る架橋剤成分としては、エチレングリコーノへ　プロピ
レングリコール、ブチレングリコーノ呟ベンタンジオー
ル、ジエチレングリコ−Ｊ呟ジプロピレングリコールの
ような脂肪族ジオール類、エチレンジアミン、プロピレ
ンジアミン、ブチレンジアミン、ペンタメチレンジアミ
ンのような脂肪族ジアミン類、アニリン、フェニレンジ
アミン、４．４′−メチレンジアミン、２．２−ビス（
ｐ−アミノフェニル）プロパン、３．３’−ジクロロ−
４，４’−ジアミノフェニルメタン、　１．２−ビス（
２−アミノフェニルチオ）エタンのような芳香族アミン
類などか用いられる。本発明においては、これらの架橋
剤の中から、反応速度の速いものと反応速度の遅いもの
とを組み合わせて使用するのが有利である。このような
組合せを用いることにより、急速な硬化反応によりタレ
を防止すると同時に塗装時のハンドリングが可能な時間
を確保することができる。この反応速度の速い架橋剤や
反応速度の遅い架橋剤は、それぞれ２種以上の混合物を
用いてもよい。そして、これらの使用割合としては、反
応速度の速い架橋剤の合計重量と、反応速度の遅い架橋
剤との合計重量の比でｌ＝１ないし１：２０の範囲が適
当である。

この第−液には、上記の成分のほかに、所望に応じ、シ
リカ、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウムのような
体質顔料、アイアンオキシドイエロー、ライトイエロー
５０．アイアンオキシドブラウン、アイアンオキシトレ
ンド、ライトプル１００、クロムオキシドグリーンＧＮ
のような着色顔料、有機スズ化合物、有機鉛化合物のよ
うな触媒、アミン系湿潤剤のような付着性改良剤など、
通常の二液常温硬化型ポリウレタン樹脂塗料に慣用され
ている補助成分を含有させることができる。

そして、この第−液は、２０°Ｃにおける粘度が１００
０〜３５００センチポイズになるように各成分を選択し
て調製するのが望ましい。

次に、本発明方法で用いる塗工液においては、第二液中
のポリイソシアネート成分を用いることが必要である。

このポリイソシアネート成分としては、例えばヘキサメ
チレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネ
ート、トリレンジイソシアネート、ｌ、５−す７タレン
ジイソシア不−ト、ジフェニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート、ビフェニル−４，４′−ジイソシアネー
ト、２．２−ジフェニルプロピレン−ｐ、ｐ’−ジイソ
シアネートなどの通常のポリウレタン樹脂塗料に使用さ
れているポリイソシアネートを用いることができるが、
特にこれらのポリイソシアネートをリン酸、酢酸、シュ
ウ酸、コハク酸、マレイン酸のような酸類又はリン酸エ
チルヘキ７ル、リン酸ペンチル、リン酸オクチルのよう
な酸性エステルで変性しＩ；ものが好ましい。

通常、このような厚膜型塗料においては、ポリイソシア
ネート成分をそのまま第二液成分として使用すると、反
応速度が大きいため均一で平滑な塗膜を得ることが困難
である。また、プレポリマーを経由すれば、反応速度を
制御しうるのでこのような欠点はなくなるが、粘度が高
くなるため、レベリングに長時間かける必要があった。

しかしながら、前記のような酸又は酸誘導体変性したポ
リイソシアネートを用いると、プレポリマーの場合のよ
うな粘度の増大を伴うことなく、急激な反応を抑制する
ことができ、かつ短時間でハンドリングを可能にしうる
と共に、均一で平滑な塗膜を形成することができる。

この第二液は、２０℃における粘度が１００〜３００セ
ンチボイズになるように調製するのが望ましい。

本発明方法においては、使用する塗工液の反応性が高い
ため、塗装置前に第−液と第二液の混合を行い、これを
霧化し、塗装することが必要であるので、混合装置とし
てスタティックミキサーを用いる。このスタティックミ
キサーは、特殊な形状のかきまぜスクリューを金属性の
パイプ中に配置した構造を有し、この中へ供給された２
種類の液は、供給口から排出口へ向って順次合液ごとに
半分ずつ分割され交互に合体されながら、細かく分散さ
れるという方法で混合される。したがって、この方法に
よると２頭ガン等による衝突混合の場合のように空気が
混入するおそれはなく、しがも短時間で均一な混合を行
うことができる。このようにして混合した第−液と第二
液とを、スプレー可能な粘度が保持されている間にスプ
レー塗装する。一般の塗装方法では毎分１１２以下とい
う小さい吹き付けで行わないと法面、天井面におけるだ
れを防止することができないが、本発明方法においては
毎分２〜４Ｑという大きい吹き付は速度でもだれを生じ
ることなく塗工が可能なで、非常に能率的である。

このようにして、−次覆工したセグメント表面上にｌ〜
ｌｏ＋ａｍの厚さで塗工液を塗布したのち、乾燥硬化さ
せる。

次に、添付図面に従って、本発明の好適な実施態様につ
いて説明する。

図は、本発明方法に使用されるスプレー装置の１例を示
す説明図であって、第−液はタンクｌに貯蔵され、圧送
ポンプ２により管路３を通り、フィルター４、ヒーター
５、計量ポンプ６を経て混合室７に送られる。他方、第
二液は同様にしてタンクｌ′から圧送ポンプ２により管
路３′を通りフィルター４′、ヒーター５′、計量ポン
プ６′を経て混合室７に送られる。この混合室７で混合
された第−液と第二液はスタティックミキサー８で均一
に混合されスプレーガン９により、塗装すべき表面へ吹
き付けられる。１１は、スプレーガン９及びホース中の
混合塗料を速やかに洗浄除去するためのポンプである。

第−液は通常３０〜８０℃の温度に加熱し、２００〜１
０００ｃｐｓの粘度に調整して第二液と混合される。

この第−液と第二液の混合割合は、通常、第一液中のポ
リエステルポリオール、ポリエーテルポリオールのよう
なポリオール類にエポキシ変性ポリオールを加えたポリ
オール成分とアミン成分又はジオール成分の活性水素の
合計モル数と第二液中のジイソシアネート成分のインシ
アネート基のモル数がほぼ等しくなるように選ばれるが
、所望に応じいずれか一方を過剰に用いることもできる
。

本発明方法においては、二次覆工に際し、所望に応じ所
要の表面に、あらかじめポリウレタン系塗料によるプラ
イマー塗装を施しておくこともできる。このプライマー
は、−成型ポリウレタン系塗料、二液型ポリウレタン系
塗料のいずれでもよいが、トルエン、キシレン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、酢
酸エチル、酢酸ブチル、メチルグリコールアセテート、
エチルグリコールアセテートなどの溶剤で希釈して用い
られる。プライマー、として用いられる一液型ポリウレ
タン塗料としては、例えばポリエーテルポリオール、ポ
リエステルポリオール、ビマシ油などに、ＴＤＩ、ＭＤ
Ｉ、　ＨＭＤＩを過剰に反応させて得られる湿分硬化型
ウレタン塗料や、フェノールなどでブロックしたブロッ
クイソシアネートとポリエステルポリオールとを含む熱
硬化型ウレタン塗料がある。

また、二液型ポリウレタン系塗料の例としては、分子量
３００〜３０００、水酸基価５０〜３５０ｍ５／　ｇの
ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール又は
エポキシ変性ポリオールあるいはこれらの混合物を含む
第−液と、変性ジフェニルメタンハンドリング４．４′
−ジイソシアネート、変性ビフェニル−４，４′−ジイ
ソシアネート、変性２．２−ジフェニルプロパン−ｐ、
ｐ’−ジイソシアネートなどのジイソシアネートを含む
第二液から成るものを挙げることができる。

これらのプライマー用ポリウレタン系塗料には、上記の
成分に加え、さらに通常のポリウレタン系塗料に慣用さ
れている添加剤、例えば体質顔料、着色顔料、触媒、改
質剤などを配合することができる。

これらのプライマーは、刷毛、ローラー、エアレス塗装
機などにより所要の法面上に、１０−１００μ講、好ま
しくは２０〜５０μｍの膜厚で塗布される。

このようにして、プライマー処理を施した一次覆工表面
に、前記したようなスプレー装置を用いて所要のポリウ
レタン樹脂組成物を、硬化後厚さが１−１０ｍｍになる
量で吹き付けることにより、１回の操作でタレや膜厚の
不均一に基づく凹凸を生じることなしに膜厚の塗膜を得
ることができる。

このようにして得られた二次覆工の塗膜は、引張強さ１
１００ｈ／　ｃｍ２以上、ショア　Ｄ硬度（２０°Ｃ）
５０以上、接着強さ８０−１５０に９／　ｃｍ　２であ
り、従来のコンクリ−１・による二次覆工に匹敵するか
、あるいはそれ以上の物性を示す。

発明の効果 本発明によると、わずか１〜１０ｍｍという塗膜を施す
だけで、従来のコンクリートによる場合に匹敵する、あ
るいはそれよりも優れた二次覆工か達成されるので、資
材の節約、設備の簡略化、工期の短縮など作業面で多く
の利点が得られる上、二次覆工構造中にボイドや亀裂な
どを低下させる原因となる欠陥を生じることがないので
、長期間にわたって補修を施す必要がないという利点を
有している。

実施例 次に実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ ７−ルドトンネルに、コンクリート系セグメントを用い
た円形プレハブ構造の一次覆工を施したのち、この表面
を十分に水洗し、乾燥後第１表に示す組成の第−液と、
ジエチルへキシルホスフェート変性ジフェニルメタン−
４，４′−ジイソシアネートから成る第二液とを、容量
比７５／２５で使用し、図に示すスプレー装置により５
１１ＩＩ＋の厚さに塗装しＩこ。

、／′ ／′ ／′ 第　　　　　ｌ　　　　　表 このようにして、いずれの場合も何らのタレや凹凸を生
じることなく、平滑かつ均一な塗膜が得られた。これら
の塗膜は２４時間後にいずれもコ　　　４ンクリートの
凝集破壊強度、すなわち２０　ｋｇ／ｃｍ２よりも大き
い接着強さを示し、引張強度は１００７１９７ｃｍ”以
上であった。

実施例２ 実施例１の一次覆工を施したのち、その表面を水洗し、
乾燥した。その上に、先ずポリエステル系湿気硬化型ウ
レタン樹脂（分子量２５００、インシアネート含量１．
６％）４０ｆｆｉ量％、シリカ粉末１５重量部及びトル
エン　キシレン、酢酸エチルの等容混合物４５重量部か
ら成る塗料をエアレス塗装機により塗布し、厚さ２０μ
ｍのプライマ一層を形成させた。

次いで、この上に実施例１と同じ組成の二液常温硬化型
ポリウレタン樹脂組成物を、実施例１と同様にして施し
、膜厚７１ｍｍの塗膜を得た。４８時間硬化させたのち
、十分な強度をもつ二次覆工が得られた。

、図面の簡単な説明 図は、本発明方法に用いられるスプレー装置の１例を示
す説明図である。

図中１は第−液タンク　１　ｉは第二液タンク、２．２
″は圧送ポンプ、５．５′はヒーター、６，６′は計量
ポンプ、７は混合室、８はスタティックミキサー、９は
スプレーガンである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　シールドトンネルに二次覆工を施すに当り、エポキ
   シ樹脂変性ポリオールを配合したポリオール成分及び架
   橋剤成分を含む第一液と、ポリイソシアネート成分を含
   む第二液とを、スタティックミキサーで混合しながら、
   スプレー可能な粘度を保持している間に、一次覆工した
   セグメントの表面にスプレー塗装し、硬化させることを
   特徴とするトンネル覆工方法。