(57)【要約】【課題】コンクリートを充填する際のセントルの過度な変形を防止し得るコンクリート充填方法を得る。【解決手段】セントル１２の仮組時において、トータルステーション１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄによりセントル１２の内周面１２Ａとセントル１２の外周面１２Ｂとの間の距離を測定して、セントル１２の内周面１２Ａと外周面１２Ｂとの間の位置関係を調査する。トンネル１０の掘削後にトンネル１０の内面に支保工３０を配置してから、一次コンクリート２８を吹付け、防水シート３２を敷設する。この状態でトンネル１０の内側にトータルステーション１６をセットして、トンネル内空１０Ａの形状を計測する。この後、トンネル内空１０Ａ内にセントル１２を配置し、コンクリートの充填中においても、トンネル内空１０Ａ内でトータルステーション１６により複数の反射シート１８の位置を繰り返して計測して、セントル１２の変形量を繰り返して検出する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査すると共に、トンネル内空の形状を測定機により計測し、
次に、前記セントルの内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有した形の前記セントルをトンネル内空内に配置し、
この後、トンネル内空内において、前記測定機により複数の被測定部の位置を繰り返して計測することで前記セントルの変形量を繰り返し検出しつつ、トンネルの内面とセントルの外周面との間にコンクリートを充填するコンクリート充填方法。
【請求項２】
前記測定機により複数の被測定部の位置を繰り返して計測するのに伴い、
セントルの変形量を監視する監視装置に、前記測定機の計測データが入力されて、この監視装置が前記セントルの変形量を表示する請求項１記載のコンクリート充填方法。
【請求項３】
内周面と外周面との間の位置関係が調査され且つ、内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有したセントルと、
トンネル内空の形状を計測可能とすると共に、トンネル内空内において複数の被測定部の位置を計測可能とする測定機と、
測定機の計測データが入力されて、コンクリートをトンネルの内面とセントルの外周面との間に充填する際のセントルの変形量を監視する監視装置と、
を含むコンクリート充填システム。
【請求項４】
被測定部が、セントルの両端側それぞれ及び中央部に各複数ずつ存在する請求項３記載のコンクリート充填システム。
【請求項５】
セントルの形状やセントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査すると共に、トンネル内空の形状を測定機により計測し、
次に、これら計測結果に基づき、トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填されるコンクリートの量を算出するコンクリート充填方法。
【請求項６】
前記セントルが、該セントルの内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有している請求項５記載のコンクリート充填方法。
【請求項７】
トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填されるコンクリートの量を算出した後に、
この算出されたコンクリートの量をトンネルの内面とセントルの外周面との間に充填する請求項５記載のコンクリート充填方法。
【請求項８】
内周面と外周面との間の位置関係が調査され且つ、内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有したセントルと、
トンネル内空の形状を計測可能とすると共に、トンネル内空内において複数の被測定部の位置を計測可能とする測定機と、
測定機の計測データが入力されて、トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填するコンクリートの量を算出するコンクリートボリューム算出装置と、
を含むコンクリート充填システム。
【請求項９】
被測定部が、セントルの両端側それぞれ及び中央部に各複数ずつ存在する請求項８記載のコンクリート充填システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートを充填する際のセントルの過度な変形を防止し得るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムや、目標とするべきコンクリート打設量を容易に把握し得るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムに関し、山岳トンネルのコンクリート打設に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、山岳トンネルは、吹付けコンクリート及びロックボルトを主要な支保部材としたＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）により、一般的に掘削されている。そして、掘削された山岳トンネルの内面に支保工を設置して一次覆工すると共に防水シートを敷設した後、山岳トンネルのトンネル内空内に型枠であるセントルをセットしてから、これら防水シートとセントルの外周面との間にコンクリートを打設するという手順が採用されていた。
【０００３】
この一方、トンネルの設計手法が近年進歩し、トンネル外からトンネルに加わる外力をすべて支保工で対抗できるようになったのに伴い、コンクリートによる覆工には設計上において強度が必要なくなった。従って、この覆工用のコンクリートの厚み（巻厚）は薄くなる傾向を近年有しているが、コンクリートの巻厚が薄くなればなる程、防水シートとセントルの外周面との間の箇所におけるコンクリートの確実な填充が不可欠とされるようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２３２４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の方法では、巻厚不足となる当り箇所程度しかトンネル内空を測定しておらず、これに合わせて、コンクリート打設量は予め設定してある設計容量を基準とするだけで、実際に目標とするべきコンクリート打設量が把握されていなかった。また、上記特許文献１に開示されたものもコンクリートの一次覆工を問題としていて、セントルによる二次覆工についての何らの開示もなく、当然に、防水シートとセントルの外周面との間のコンクリートの充填時におけるコンクリート打設量やセントルの挙動に関する何らの記載もなかった。
【０００６】
以上より、実際に目標とするべきコンクリート打設量が把握されていないのに伴い、コンクリートの発注量の算定が難しく、コンクリート打設量が多すぎる場合には、多量の残コンクリートが生じ、結果として施工コストが増大するという欠点が生じる他、セントルに過度の応力が生じると共にセントルが大きく変形する虞も有していた。つまり、コンクリートの充填時において、セントルをリアルタイムで測定することもないのに伴いセントルの挙動が分からないことと合わせて、セントルが過度に変形する等の異常が多発する虞も有していた。
【０００７】
他方、コンクリート打設量が少なすぎた場合には、不足したコンクリートの量を追加する必要が生じるが、コンクリート打設の終了間近になってコンクリート打設量が少ないことが分かった時点において追加のミキサー車を依頼しても、コンクリート打設現場にミキサー車が到着するまで長時間を要することになる。
【０００８】
従って、この場合には、既に打設が終了してコンクリートが固まった箇所に追加のコンクリートが打設される形になることから、これらのコンクリートの間のつなぎ目がコールドジョイントとなる。つまりこの結果として、コンクリートの不足によって、コールドジョイントなどの問題を引き起こすという欠点をも有していた。
【０００９】
本発明は上記事実を考慮し、コンクリートを充填する際のセントルの過度な変形を防止し得るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムを提供することを第１の目的とし、目標とするべきコンクリート打設量を容易に把握し得るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係るコンクリート充填方法は、セントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査すると共に、トンネル内空の形状を測定機により計測し、
次に、前記セントルの内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有した形の前記セントルをトンネル内空内に配置し、
この後、トンネル内空内において、前記測定機により複数の被測定部の位置を繰り返して計測することで前記セントルの変形量を繰り返し検出しつつ、トンネルの内面とセントルの外周面との間にコンクリートを充填する。
【００１１】
請求項１に係るコンクリート充填方法の作用を以下に説明する。
本請求項のコンクリート充填方法によれば、まず、セントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査すると共に、トンネル内空の形状を測定機により計測するようにした。すなわち、内周面と外周面との間の位置関係を調査してこれらを関連付けるのに伴ってセントルの内周面の位置を計測するだけで、セントルの外周面の位置を把握可能になった。また、トンネル内空の形状を測定機によって計測するのに伴い、トンネル内空の形状を把握可能ともなった。
【００１２】
更に、セントルの内周面の位置を間接的に計測可能とする複数の被測定部を有した形のセントルをトンネル内空内に配置し、トンネル内空内において複数の被測定部の位置を測定機により計測することで、セントルの内周面の位置を計測可能となり、これに伴って予め関連付けられているセントルの外周面の位置をトンネル内空内において把握できるようになる。つまり、トンネル内空とこのトンネル内空の空間内におけるセントルの外周面との位置関係を把握できる結果として、トンネルとセントルとの間の空間の容積をも把握できるようになる。
【００１３】
そしてこの後、トンネルの内面とセントルの外周面との間にコンクリートを充填する際に、トンネル内空内において測定機により複数の被測定部の位置を繰り返して計測することで、コンクリートの充填に伴うセントルの変形量を繰り返して検出できるようになる。
【００１４】
従って、本請求項のコンクリート充填方法によれば、セントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査してこれらを関連付けると共にトンネル内空の形状を計測することで、トンネルとセントルとの間の空間の容積を把握できるのに伴い、実際に目標とするべきコンクリート打設量が把握される。この結果として、多量の残コンクリートが生じて施工コストが増大したり、コールドジョイントが発生したりすることが無くなる。さらに、セントルの内周面の位置を繰り返して計測するのに伴い、コンクリートを充填する際のセントルの挙動を把握可能となる結果として、セントルが過度に変形する前にコンクリートの充填を停止等して、セントルの過度な変形を防止できるようになる。
【００１５】
請求項２に係るコンクリート充填方法の作用を以下に説明する。
本請求項に係るコンクリート充填方法は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、前記測定機により複数の被測定部の位置を繰り返して計測するのに伴い、セントルの変形量を監視する監視装置に、前記測定機の計測データが入力されて、この監視装置が前記セントルの変形量を表示するという構成を有している。
【００１６】
つまり、本請求項によれば、例えばコンピュータ等の監視装置に測定機の計測データが入力されて、この監視装置によってセントルの変形量を監視してセントルの変形量を表示することで、随時且つ瞬時にセントルの挙動を把握できる結果、セントルが過度の変形する前にコンクリートの充填を確実に停止等できるようになる。
【００１７】
請求項３に係るコンクリート充填システムは、内周面と外周面との間の位置関係が調査され且つ、内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有したセントルと、
トンネル内空の形状を計測可能とすると共に、トンネル内空内において複数の被測定部の位置を計測可能とする測定機と、
測定機の計測データが入力されて、コンクリートをトンネルの内面とセントルの外周面との間に充填する際のセントルの変形量を監視する監視装置と、
を含む。
【００１８】
請求項３に係るコンクリート充填システムの作用を以下に説明する。
本請求項のコンクリート充填システムによれば、内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部をセントルが有し、このセントルの内周面と外周面との間の位置関係が調査されている。また、測定機が、トンネル内空の形状を計測すると共にトンネル内空内において複数の被測定部の位置を計測する。そして、この測定機の計測データが監視装置に入力されて、この監視装置によって、トンネルの内面とセントルの外周面との間にコンクリートが充填される際のセントルの変形量が監視される。
【００１９】
従って、本請求項のコンクリート充填システムによれば、内周面と外周面との間の位置関係を調査されたセントルが有する複数の被測定部の位置を測定機が計測すると共に、この測定機がトンネル内空の形状を計測することで、トンネルとセントルとの間の空間の容積を把握できるのに伴い、実際に目標とするべきコンクリート打設量が把握される。この結果として、多量の残コンクリートが生じて施工コストが増大したり、コールドジョイントが発生したりすることが無くなる。
【００２０】
さらに、本請求項のコンクリート充填システムによれば、セントルの内周面の位置を測定機が計測してこの測定機の計測データが監視装置に入力される。そして、この監視装置によって、トンネルの内面とセントルの外周面との間にコンクリートが充填される際のセントルの変形量が監視されることで、コンクリートを充填する際のセントルの挙動を把握可能となる結果として、セントルが過度に変形する前にコンクリートの充填を停止等して、セントルの過度な変形を防止できるようになる。
【００２１】
請求項４に係るコンクリートシステムの作用を以下に説明する。
本請求項に係るコンクリートシステムは請求項３と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、被測定部が、セントルの両端側それぞれ及び中央部に各複数ずつ存在するという構成を有している。
【００２２】
つまり、本請求項によれば、上記のように被測定部がセントルに存在することで、セントルの両端側それぞれ及び中央部で複数ずつ測定できることになり、セントルの全体的な形状がより正確に把握できる。この結果、セントルの外周面とトンネル内空との間の空間の容積をより正確に把握できるだけでなく、セントルの挙動をより正確に把握できるようになる。
【００２３】
請求項５に係るコンクリート充填方法は、セントルの形状やセントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査すると共に、トンネル内空の形状を測定機により計測し、
次に、これら計測結果に基づき、トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填されるコンクリートの量を算出する。
【００２４】
請求項５に係るコンクリート充填方法の作用を以下に説明する。
本請求項のコンクリート充填方法によれば、まず、セントルの形状や、セントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査すると共に、トンネル内空の形状を測定機により計測することで、トンネル内空の形状が把握されるだけでなく、セントルの内周面の位置を測定するだけで、トンネル内空内におけるセントルの外周面の位置が把握されるようになる。
【００２５】
つまり、トンネル内空の形状とセントルの外周面の位置とをそれぞれ把握できる結果として、これらセントルの外周面とトンネル内空との間の空間の容積をも容易に把握できるようになる。更に、本請求項では、これら計測結果に基づき、トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填されるコンクリートの量を算出するようにした。
【００２６】
従って、本請求項のコンクリート充填方法によれば、セントルの形状を調査する他、セントルの内周面と外周面との間の位置関係を調査してこれらを関連付けると共にトンネル内空の形状を計測することで、トンネルとセントルとの間の空間の容積を把握できるのに伴い、実際に目標とするべきコンクリート打設量が把握される。この結果として、多量の残コンクリートが生じて施工コストが増大したり、コールドジョイントが発生したりすることが無くなる。
【００２７】
請求項６に係るコンクリート充填方法の作用を以下に説明する。
本請求項に係るコンクリート充填方法は請求項５と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、前記セントルが、該セントルの内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有しているという構成を有している。
【００２８】
つまり、本請求項によれば、セントルの内周面の位置を間接的に計測可能とする複数の被測定部を有した形のセントルをトンネル内空内に配置し、トンネル内空内において複数の被測定部の位置を測定機により計測することで、セントルの内周面の位置をより正確に計測可能となり、これに伴って、セントルの外周面とトンネル内空との間の空間の容積をより正確に把握できるようになる。
【００２９】
請求項７に係るコンクリート充填方法の作用を以下に説明する。
本請求項に係るコンクリート充填方法は請求項５と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填されるコンクリートの量を算出した後に、この算出されたコンクリートの量をトンネルの内面とセントルの外周面との間に充填するという構成を有している。
【００３０】
つまり、本請求項によれば、算出されたコンクリートの量に基づきコンクリートが充填されるので、目標とするべきコンクリート打設量に合わせて、最適にコンクリートの打設が実施されることになる。
【００３１】
請求項８に係るコンクリート充填システムは、内周面と外周面との間の位置関係が調査され且つ、内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部を有したセントルと、
トンネル内空の形状を計測可能とすると共に、トンネル内空内において複数の被測定部の位置を計測可能とする測定機と、
測定機の計測データが入力されて、トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填するコンクリートの量を算出するコンクリートボリューム算出装置と、
を含む。
【００３２】
請求項８に係るコンクリート充填システムの作用を以下に説明する。
本請求項のコンクリート充填システムによれば、内周面の位置を計測可能とする複数の被測定部をセントルが有し、このセントルの内周面と外周面との間の位置関係が調査されている。また、測定機が、トンネル内空の形状を計測すると共にトンネル内空内において複数の被測定部の位置を計測する。そして、この測定機の計測データがコンクリートボリューム算出装置に入力されて、このコンクリートボリューム算出装置によって、トンネルの内面とセントルの外周面との間に充填されるコンクリートの量が算出される。
【００３３】
従って、本請求項のコンクリート充填システムによれば、内周面と外周面との間の位置関係を調査されたセントルが有する複数の被測定部の位置を測定機が計測すると共に、この測定機がトンネル内空の形状を計測することで、トンネルとセントルとの間の空間の容積を把握できるのに伴い、実際に目標とするべきコンクリート打設量が、コンクリートボリューム算出装置により算出されて把握される。この結果として、多量の残コンクリートが生じて施工コストが増大したり、コールドジョイントが発生したりすることが無くなる。
【００３４】
請求項９に係るコンクリートシステムの作用を以下に説明する。
本請求項に係るコンクリートシステムは請求項８と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、被測定部が、セントルの両端側それぞれ及び中央部に各複数ずつ存在するという構成を有している。
【００３５】
つまり、本請求項によれば、上記のように被測定部がセントルに存在することで、セントルの両端側それぞれ及び中央部で複数ずつ測定できることになり、セントルの全体的な形状がより正確に把握できる。この結果、セントルの外周面とトンネル内空との間の空間の容積をより正確に把握できるようになる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように本発明の上記構成によれば、コンクリートを充填する際のセントルの過度な変形を防止し得るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムを提供できるという優れた効果を有する他、目標とするべきコンクリート打設量を容易に把握し得るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムを提供できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態に適用されるセントルの展開状態における斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に適用されるセントルを測定する為の基準点の測定を説明する平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に適用されるセントルの測定を説明する平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に適用されるセントルの測定を説明する斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に適用されるセントルの正面図であって、反射シートが設置された鉄片を取り付けた状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に適用されるセントルの断面図であって、反射シートが設置された腕木を取り付けた状態を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態が適用されるトンネルを透過して示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態が適用されるトンネルを透過して示す斜視図であって、セントルが配置された状態を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に適用されるセントルをトンネルに配置した状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態が適用されるトンネルにコンクリートが打設される前のセントルの形状及び、コンクリート打設中或いはコンクリート打設後のセントルの形状を示すディスプレイ上の画像の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明に係るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムの一実施の形態を図１から図１０に示し、これらの図に基づき本実施の形態を説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係るコンクリート充填システムの一部とされる型枠であるセントル１２は、鋼板と骨組で構成されて例えば１０ｍ程度の長さで外周側半径が８ｍ程度の大きさを有する連続体とされる剛体であるものの、全体として円管の一部をその軸方向に沿って切断されたような円弧状の断面を有している。
【００３９】
そして、セントル１２の両下端寄り部分及びセントル１２の両肩部分には、セントル１２の軸方向に伸びるヒンジ１４がそれぞれ形成されている。このことから、このセントル１２は、５つの部材であって相互に同一の曲率を有するような、上側円弧部１２Ｃ、２つの左右円弧部１２Ｄ及び、２つの下側円弧部１２Ｅから構成されている。つまり、計４カ所のヒンジ１４によりセントル１２は、これら５つの部材を組み合わせた構造とされるのに伴い、５つの部材を広げた図１に示す展開状態の他に、５つの部材を折り畳んだ折り畳み状態をもとることが可能となっている。
【００４０】
次に、トンネル外において展開状態にこのセントル１２を仮組し、この状態におけるセントル１２の形状測定を以下に説明する。
例えば図２に示す屋外の広い空間Ｋの四隅付近に基準点Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれ配置し、これら各基準点Ｐ１〜Ｐ４の位置をトータルステーション１６Ａによって予めそれぞれ測定しておくことにする。これにより、これら各基準点Ｐ１〜Ｐ４相互間の位置関係を縦横高さ方向それぞれのデータである３次元座標データにより、予め把握する。
【００４１】
そして、このトータルステーション１６Ａをこの空間Ｋから取り外した後、図３及び図４に示すように、この空間Ｋの中心部分を挟んだ空間Ｋ内の２カ所にタワー４２Ａ、４２Ｂをそれぞれ設け、その上部にトータルステーション１６Ｂ、１６Ｃをそれぞれ配置してから、これら２つのタワー４２Ａ、４２Ｂ間の位置に、展開状態でセントル１２を設置する。
【００４２】
尚この際、２台のトータルステーション１６Ｂ、１６Ｃによりセントル１２の外周側を形成する外周面１２Ｂの全ての箇所を測定可能とするべく、セントル１２の上端の高さより高い位置にトータルステーション１６Ｂ、１６Ｃを配置するように２つのタワー４２Ａ、４２Ｂの高さを設定する。さらに、セントル１２の一端部と対向する位置であって、セントル１２の内周側を形成する内周面１２Ａの全ての箇所を測定可能な位置にも、トータルステーション１６Ｄを配置する。
【００４３】
上記の状態において、まず各基準点Ｐ１〜Ｐ４の内の少なくとも何れか２つの基準点を３台のトータルステーション１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄでそれぞれ測定することにより、各トータルステーション１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ自身の３次元座標データをそれぞれ求める。この後、セントル１２の内周面１２Ａをトータルステーション１６Ｄで測定すると共に、セントル１２の外周面１２Ｂをトータルステーション１６Ｂ、１６Ｃで測定することで、セントル１２の内周面１２Ａ及びセントル１２の外周面１２Ｂの３次元座標データを求める。
【００４４】
これに伴い、セントル１２の内周面１２Ａとセントル１２の外周面１２Ｂとの間の距離が把握できるので、これらの面間の距離を実質的に測定したことになる。つまり、計３台のレーザー光等を用いた光学式の測定機であるトータルステーション１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを用いて、セントル１２の形状を測定するのに伴って、セントル１２の円弧状とされる形状や、セントル１２の内周面１２Ａと外周面１２Ｂとの間の位置関係を３次元座標データで調査したことになる。
【００４５】
具体的にセントル１２の内周面１２Ａを測定する際には、図１に示すように、セントル１２を構成する５つの部材である上側円弧部１２Ｃ、２つの左右円弧部１２Ｄ及び、２つの下側円弧部１２Ｅにおける、セントル１２の一端側、セントル１２の軸方向中央部及び、セントル１２の他端側に、セントル１２の内周面１２Ａの位置を計測可能とする被測定部であるレーザー光を反射する反射シート１８を各１つずつ設置する。このことで、セントル１２の内周面１２Ａの合計１５点の箇所に、計測点ＰＡ（図５及び図６参照）として反射シート１８が設置されることになる。
【００４６】
この際、セントル１２の内周面１２Ａとの位置関係を正確に測定しつつこの内周面１２Ａに対してオフセットした位置とされる箇所であって、トータルステーション１６Ｄから見え且つトンネル内での作業の際にも支障にならない箇所に、反射シート１８を設置することにする。尚、オフセットの仕方としては、図５に示すセントル１２への鉄片２０の溶接や、図６に示すセントル１２への腕木２２の溶接の他に、インバール線（棒）などによるセントル１２からの吊り下げが、考えられる。
【００４７】
以上より、セントル１２の外周面１２Ｂの計測点ＰＢと内周面１２Ａに対してオフセットして取り付けた計測点ＰＡとを同時に測定して、セントル１２の外周面１２Ｂとセントル１２の内周面１２Ａとの間における、セントル１２を構成する各部における両端側それぞれ及び中央部の３カ所ずつの内周面１２Ａと外周面１２Ｂとの間の位置関係を測定することで調査して、これらの面の関連を予め付けておくことにする。この結果として、間接的な計測点ＰＡとされる反射シート１８とセントル１２の外周面１２Ｂの計測点ＰＢとの関連が把握できる。つまり、計測によりオフセット量を考慮したセントル１２の内周面１２Ａの位置が判明することになるので、これに伴ってセントル１２の外周面１２Ｂの位置を測定者は把握可能ともなる。
【００４８】
他方、山岳トンネル等のトンネル１０を掘削する場合には、予めトンネル１０の設計断面より大きめに掘削しておいて、図９に示すように鋼製でアーチに形成された支保工３０を掘削後にトンネル１０の内面に沿って等間隔で配置する。つまり、地山３４がトンネル１０内に崩れようとする力にこの支保工３０が対抗することで、トンネル１０内の空間が確保されるようになっている。
【００４９】
この掘削の後に、一次コンクリート２８を吹付け、更に地山３４から出てくる湧水が覆工用のコンクリートに悪影響を及ぼさないように、例えば厚さが０．８ミリで合成樹脂製の防水シート３２をトンネル１０の内面側及び支保工３０の内側に沿って敷設する。そして、上記のようにトンネル１０の内面側に防水シート３２が敷設された状態で、セントル１２の妻側であって坑内作業車両等の支障にならないトンネル１０内の箇所に、レーザー光等を用いた光学式の測定機であるトータルステーション１６をセットして、トンネル内空１０Ａの形状をこのトータルステーション１６によって前述と同様の３次元座標データとする形で計測する。
【００５０】
具体的には、まず図７に示すようにトンネル内空１０Ａ内である坑内の任意の位置に、トータルステーション１６を据付け、既知の２点のバック点を自動視準して、トータルステーション１６自身の位置計測を行ってから、一次コンクリート２８の吹き付け面に敷設された防水シート３２の面をこのトータルステーション１６によって自動計測する。このことで、防水シート３２が敷設された状態におけるトンネル１０の各断面を把握できるのに伴い、トンネル１０の内面側の形状を把握することができる。
【００５１】
つまり、トンネル内空１０Ａの掘削方向に沿った例えば０．５ｍ毎に、トンネル内空１０Ａの同一断面当たり例えば１０点程度測定する形で、トンネル１０の内面を多数点測定する。尚、トータルステーション１６には、このトータルステーション１６の計測データが入力されてセントル１２の変形量を常時監視するための監視装置であるコンピュータ３６が接続されている。
【００５２】
この後、トンネル内空１０Ａ内であって、既に覆工が終了したコンクリート３８の部分に隣り合った箇所に、計測点ＰＡとしての反射シート１８を合計１５点の箇所に設置したままの形で、前述のセントル１２が必要に応じて上げ越しや広げ越し等を考慮して、図８に示すように展開状態で配置される。すなわち、セントル１２の一端側、セントル１２の軸方向中央部及び、セントル１２の他端側が、トンネル１０の妻、中央、ラップの三か所に対応するのに伴い、トンネル１０の妻、中央、ラップの三か所に合計１５点の計測点ＰＡが設置されていることになる。
【００５３】
この際、図９に示すように、トンネル１０の妻側に対応するセントル１２の端部とトンネル１０の内面との間には、この部分からのコンクリートの漏れ出しを防ぐための板材５２が設置され、また、セントル１２には止め金具５４がねじ止められていて、この板材５２の基端側を止め金具５４で押さえつけている。
【００５４】
さらに、セントル１２内には、円弧状に形成された金属フレーム５６が配置されていて、この金属フレーム５６伸びるアーム材５６Ａの先端側との間には、板材５２を支えるための支持棒５８が取り付けられている。このことから、コンクリートが充填される際に生じる力によってこの板材５２が倒れて、トンネル１０の内面とセントル１２の外周面１２Ｂとの間の空間Ｓからコンクリートが漏れ出す虞が確実になくなる。
【００５５】
次に、これらトンネル内空１０Ａの形状や計測点ＰＡの計測結果に基づいて、トータルステーション１６の計測データが入力されてコンクリートボリューム算出装置ともされるコンピュータ３６が、トンネル１０の内面とセントル１２の外周面１２Ｂとの間の空間Ｓに充填されるべきコンクリートの量を算出する。
【００５６】
この際、充填されるべきコンクリートの必要打設量は、トータルステーション１６により計測されたトンネル内空１０Ａの形状から得られた容積から、セントル１２の内周面１２Ａと関連付けられているセントル１２の外周面１２Ｂから得られたセントル１２の容積を差し引いたものであり、単位断面の空間を１スパン打設あたりの長さ間で積分したものとなる。
【００５７】
この算出された量に基づき、図示しないミキサー車から送られてこれらトンネル１０の内面とセントル１２の外周面１２Ｂとの間にコンクリートを充填開始するが、このコンクリートの充填中においても、トンネル内空１０Ａ内でトータルステーション１６により複数の反射シート１８の位置を繰り返して計測して、セントル１２の変形量を繰り返して検出する。つまり、コンクリートの必要打設量は、トンネル内空１０Ａの形状から得られた容積により決定されて本来一定となるものの、打設したコンクリートの影響でセントル１２の形状が刻々と変化を続けていることから、このコンクリートの必要打設量は変化することになる。
【００５８】
次に、本実施の形態に係るコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムの作用を以下に説明する。
本実施の形態のコンクリート充填方法によれば、まず、セントル１２の形状や、セントル１２の内周面１２Ａと外周面１２Ｂとの間の位置関係を調査すると共に、トンネル内空１０Ａの形状をトータルステーション１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄにより計測するようにした。
【００５９】
すなわち、内周面１２Ａと外周面１２Ｂとの間の位置関係を調査してこれらを関連付けるのに伴って、セントル１２の内周面１２Ａの位置を計測するだけで、セントル１２の外周面１２Ｂの位置を把握可能になった。また、トンネル内空１０Ａの形状をトータルステーション１６Ｄによって計測するのに伴い、トンネル内空１０Ａの形状を把握可能ともなった。
【００６０】
更に、セントル１２の内周面１２Ａの位置を間接的に計測可能とする複数の反射シート１８を有した形のセントル１２をトンネル内空１０Ａ内に配置し、トンネル内空１０Ａ内において複数の反射シート１８の位置をトータルステーション１６により計測することで、セントル１２の内周面１２Ａの位置を計測可能となり、これに伴って予め関連付けられているセントル１２の外周面１２Ｂの位置をトンネル内空１０Ａ内において把握できるようになる。つまり、トンネル内空１０Ａとこのトンネル内空１０Ａの空間Ｓ内におけるセントル１２の外周面１２Ｂとの位置関係を把握できる結果として、トンネル１０とセントル１２との間の空間Ｓの容積をも把握できるようになる。
【００６１】
そしてこの後、トンネル１０の内面とセントル１２の外周面１２Ｂとの間にコンクリートを充填する際に、トンネル内空１０Ａ内においてトータルステーション１６により複数の反射シート１８の位置を繰り返して計測することで、コンクリートの充填に伴うセントル１２の変形量を繰り返して検出できるようになる。また、これに伴い、セントル１２の変形量を監視するコンピュータ３６に、トータルステーション１６の計測データが入力されて、このコンピュータ３６がセントル１２の変形量を表示する。
【００６２】
具体的には、コンクリート打設前の状態における図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すコンピュータ３６のディスプレイ上の画像から、コンクリート打設中或いはコンクリート打設後の状態における図１０（Ｄ）〜（Ｆ）に示すコンピュータ３６のディスプレイ上の画像のように、トンネル１０の内面に対するセントル１２の外周面１２Ｂの形状が変移する（変移量は倍率を拡大して誇張して示されている）ようになる。これに伴い、コンピュータ３６のディスプレイ上の端部に、セントル１２の最大の変形量を数値で表示する。
【００６３】
ここで、図１０（Ｄ）〜（Ｆ）における点線Ｇは外周面１２Ｂのコンクリート打設前の位置であり、図１０（Ａ）、（Ｄ）がセントル１２の一端側における状態を示し、図１０（Ｂ）、（Ｅ）がセントル１２の軸方向中央部における状態を示し、図１０（Ｃ）、（Ｆ）がセントル１２の他端側における状態を示している。
【００６４】
以上より、本実施の形態のコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムによれば、内周面１２Ａと外周面１２Ｂとの間の位置関係を調査されたセントル１２が有する複数の反射シート１８の位置をトータルステーション１６が計測すると共に、このトータルステーション１６がトンネル内空１０Ａの形状を計測することで、トンネル１０とセントル１２との間の空間Ｓの容積を把握して、トンネル１０の内面とセントル１２の外周面１２Ｂとの間に充填されるコンクリートの量をコンピュータ３６が算出することができる。
【００６５】
つまり、トンネル内空１０Ａ内におけるセントル１２の外周面１２Ｂの位置を把握できるのに伴い、実際に目標とするべきコンクリート打設量が把握されるようになる。この結果として、多量の残コンクリートが生じて施工コストが増大したり、コールドジョイントが発生したりすることが無くなる。
【００６６】
さらに、本実施の形態のコンクリート充填方法及びコンクリート充填システムによれば、セントル１２の内周面１２Ａの位置をトータルステーション１６が繰り返し計測して、このトータルステーション１６の計測データがコンピュータ３６に繰り返し入力される。そして、このコンピュータ３６によって、トンネル１０の内面とセントル１２の外周面１２Ｂとの間にコンクリートが充填される際のセントル１２の変形量を監視してセントル１２の変形量を表示することで、コンクリートを充填する際のセントル１２の挙動を随時且つ瞬時に把握可能となる。この結果として、セントル１２が過度に変形する前にコンクリートの充填を停止等して、セントル１２の過度な変形を防止できるようになる。
【００６７】
他方、本実施の形態によれば、広げ越しや上げ越しも完全に考慮したセントル１２のトンネル１０内におけるセット位置を計測することで、コンクリートの目標打設量の把握、セントル１２の変形の防止及び、コンクリート発注の迅速化が、可能となるだけでなく、巻厚を確保した上での最小の打設量になる位置にセントル１２をセット可能となることで、余巻き量の減少にも繋がるようになる。
【００６８】
そして、コンクリートの発注数量は、配管内残量、コンクリートポンプ内残量、トラックミキサー車内残量及び余裕分を必要打設量に足した数量から算出可能となることから、多量の残コンクリートが生じることがなくなる。つまり、コンクリートの算出量が打設量より大きい場合は、充填不足の空洞が存在することが容易に予想でき、他方、算出したボリュームに合わせてミキサー車を手配できるため、打設を連続的に行える結果、コールドジョイントや油染みを防止でき、品質の良い二次覆工が可能となる。
【００６９】
さらに、セントル１２のセットの際に、上げ越し、広げ越し、誤差等によりセット位置が毎回変化する他、打設しているコンクリートの重量や締め固めに使用するバイブレータの振動等によりセントル１２が変形する場合であっても、本実施の形態によれば、トンネル１０とセントル１２との間の空間Ｓの容積を把握して、トンネル１０の内面とセントル１２の外周面１２Ｂとの間に充填されるコンクリートの量を算出できる。
【００７０】
尚、上記実施の形態では、セントル１２の一端側、セントル１２の軸方向中央部及び、セントル１２の他端側に、各５点ずつ計測点を設けたが、精度上問題がなければ、３点程度に計測点を減らしても良い。また、上記実施の形態では、測定機がレーザー光等を用いた光学式のトータルステーションとされたが、他の光学式の測定機であっても良く、また、精度上問題がなければ、他の方式の測定機であっても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１０    トンネル
１０Ａ  トンネル内空
１２    セントル
１２Ａ  内周面
１２Ｂ  外周面
１６    トータルステーション（測定機）
１６Ａ  トータルステーション（測定機）
１６Ｂ  トータルステーション（測定機）
１６Ｃ  トータルステーション（測定機）
１６Ｄ  トータルステーション（測定機）
１８    反射シート（被測定部）
３６    コンピュータ（監視装置、コンクリートボリューム算出装置）
Ｓ      空間
ＰＡ    計測点
ＰＢ    計測点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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