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ダム・トンネル

トンネル覆工の凍害

とんねるふっこうのとうがい

トンネル覆工の凍害とは

トンネル覆工の凍害（とんねるふっこうのとうがい）とは、山岳トンネル等の内壁を構成する覆工コンクリートが、寒冷期においてコンクリート組織内部の間隙水が凍結と融解を繰り返す凍結融解作用を受けることによって、強度の低下や表面の微破壊、ひび割れ、組織の脆弱化を引き起こす劣化現象である。主に覆工コンクリート表面に鱗状の剥がれが生じるスケーリング、骨材の破壊に伴うポップアウト、目地部やひび割れ周辺からの浮き・剥離などの変状として顕在化する。覆工背面の地下水供給や湧水、トンネル坑口部から吹き込む冷気による温度低下が重なることで劣化が進行し、放置すると覆工コンクリート片の落下（剥落）による道路利用者への第三者被害や、トンネル構造物全体の耐力低下を招くため、適切な養生管理や導水・防水工、定期点検による早期発見と補修が求められる。

全国の基準

国土交通省の「道路トンネル定期点検要領」では、トンネル本体工（覆工、坑門等）の変状や異常を把握するため、供用後の初回点検に続き二回目以降は「５年に１回」の頻度で近接目視を基本とする定期点検を実施することが義務付けられている。覆工の浮き・剥離などの変状は目視のみでは把握が困難な場合が多いため打音検査等を併用して確実に状態を把握し、道路利用者等に被害を及ぼすおそれのある浮き・剥離部が確認された場合はハンマー等による除去などの応急措置を講じることが規定されている。また国土交通省の「土木工事共通仕様書（案）」道路編トンネル（NATM）覆工工種では、覆工コンクリートの施工にあたり、硬化に必要な温度及び湿度条件を保ち有害な作用の影響を受けないよう養生すること、ならびに打ち込んだコンクリートが必要な強度に達するまで型枠を取り外してはならないことが明記されている。

教科書どおりにいかないところ

全国標準の土木技術や教科書では「山岳トンネルの覆工コンクリートは地中構造物であり、外気の影響が小さく湿潤環境が保たれるため、明かり部の橋梁や擁壁コンクリートに比べて凍結融解作用を受けにくく凍害リスクは限定的である」と理解されることが多い。しかし、積雪寒冷地である北海道の山岳トンネル実務では、この常識が真っ向から覆される。北海道開発局の管理資料にもある通り、道内の道路トンネル（279か所）は極めて過酷な寒冷環境に置かれており、冬期に坑口から進入する冷気によって覆工コンクリートが直接的な凍結融解作用に晒される。さらに、背面地山から供給される豊富な地下水によってコンクリートが高水分飽和状態となり、急速なスケーリングや組織崩壊、激しい漏水凍結によるつらら・路面氷盤を誘発する。加えて、三国トンネル（延長1,152m）の補修事例に代表されるように、覆工背面地山そのものが凍結膨張して強大な「凍上圧」が発生し、覆工コンクリートを背後から内空側へ押し出して著しい変形や圧壊を引き起こす北海道特有の損傷形態が存在する。地中だから凍らないという本州標準の先入観を捨て、冷気進入による表層凍害と背面凍上圧という二重の寒冷外力に対峙しなければならない点が、北海道におけるトンネル覆工維持管理の実務的な落とし穴である。

現場での扱い方

  • 坑口部冷気進入区間における打音検査と浮き・剥離の早期除去

    北海道の道路トンネルでは、坑口部から吹き込む冷気の影響で長区間にわたり覆工表面が凍結融解作用を受けやすい。道路トンネル定期点検要領に基づき、近接目視に加えて打音検査を入念に行い、凍害に起因する微細ひび割れやスケーリング、浮き・剥離を早期に特定してハンマーによる叩き落とし等の応急措置を行い第三者被害を防ぐ。

  • 断熱材付き導水工による漏水凍結・つらら形成の防止

    覆工目地やひび割れからの漏水は、寒冷下で凍結してつららや路面氷盤となり交通安全を脅かすだけでなく、コンクリートの凍害を加速させる。北海道開発局の実務事例に則り、漏水箇所には断熱材付きの線導水工や面導水工を設置し、流下途中の凍結を防止しながら側溝へ確実に排水する防寒対策を講じる。

  • 覆工コンクリート打設時の温度管理と湿潤防寒養生の徹底

    新設または補修時の覆工コンクリート施工においては、土木工事共通仕様書に従い所要の強度に達するまで適切な養生温度・湿度を確保する。特に冬期施工では坑口部に防寒カーテンを設置して冷気進入を遮断し、坑内ジェットヒーター等の保温設備により硬化初期の初期凍害を確実に防止する。

資格試験での出題

2級土木施工管理技士施工管理技術検定の第二次検定（施工管理法・記述式）や第一次検定において、コンクリート構造物の劣化現象（凍害・スケーリング・微破壊）、道路トンネルの維持管理における定期点検頻度（5年に1回）や打音検査による浮き・剥離の把握、覆工コンクリートの養生管理が頻出する。

参考（一次情報）

関連する工種で、資格取得を支援する道内の会社 144社

出所：北海道入札参加資格者名簿の加点項目「技術者の育成」。会社の自己申告ではありません。

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