(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削面の内側に設置された天端部型枠に検査窓部を開口するとともに、当該検査窓部を開閉する蓋部材を設け、
前記天端部型枠の任意の位置又は前記天端部型枠に設けられた前記検査窓部を開閉する前記蓋部材に、バイブレータ挿入孔を開口するとともに、当該バイブレータ挿入孔を開閉する開閉蓋を設け、
コンクリートの打設中又は打設完了後に、前記開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを実施し、
両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間の最も妻側では、前記検査窓部の周囲を囲う堰部材を設け、前記検査窓部の前記蓋部材を開状態としてコンクリートを打設するとともに、前記検査窓部から前記天端部型枠の外部へコンクリートが流出するのを防止して締め固めを実施し、
前記工程が終了した後に、前記堰部材を解体するとともに前記検査窓部から外部へ取り出し、前記検査窓部の前記蓋部材を閉状態として、前記バイブレータ挿入孔の前記開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを行う、
ことを特徴とするトンネル覆工の天端部締め固め方法。
【請求項２】
前記堰部材は、打設されるコンクリートの流れ方向の上流側が下流側よりも高くなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工の天端部締め固め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル覆工の天端部締め固め方法に関するものであり、特に、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間等に好適に適用可能なトンネル覆工の天端部締め固め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル覆工を施工するには、トンネル掘削面の内部にセントルと称される型枠を設置し、トンネル掘削面と型枠との間隔内にコンクリートを打設するとともに、コンクリート中にバイブレータを挿入して締め固めを行っていた。この際、特に天端部付近において、効率的に作業を行うとともに、締め固め不足による空洞の発生や強度のバラツキ等の不良箇所が発生することを防止するため、いわゆる引き抜きバイブレータシステムによる締め固め方法が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載されたトンネル覆工のコンクリート締め固め方法は、既設のトンネル覆工の端面に、バイブレータの電力供給ケーブルをガイドするガイド手段を設け、トンネル掘削面と型枠との空隙内にコンクリートを打設する前に、ガイド手段に電力供給ケーブルを移動可能に取り付けて、バイブレータをトンネル掘削面と型枠との間隔内に配置する。そして、バイブレータを引き抜きながら、既設のトンネル覆工近辺の天端部付近に供給されたコンクリートを締め固めることにより、天端部付近に打設されたコンクリートを広範囲で締め固めることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５６０９９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、上述した特許文献１に記載された技術は、標準施工区間において極めて有用な方法であるが、電力供給ケーブルをガイドするガイド手段や、電力供給ケーブルの巻取装置を設置しなければならない等の制約があり、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間には適用することができなかった。この両ラップ区間は、工区境のあと施工時や、坑口部をあと施工とした時に発生する施工区間である。また、非常駐車帯区間のように、標準施工区間とはトンネル断面積や施工長さが異なる施工区間では、費用対効果の関係から、引き抜きバイブレータシステム等を用いた締め固めを行っていないのが現状である。
【０００６】
このため、両ラップ区間等における天端部の締め固めでは、随時、天端部型枠に設けられた検査窓部から棒状バイブレータを挿入することにより、コンクリートの締め固めを行っていた。一般的な締め固め方法では、標準施工区間のラップ側に設けられた打設孔から、標準工法における妻側へ向かってコンクリートを打設してゆくが、両ラップ区間の施工においては、妻側の検査窓部を締め切ってしまうため、この部分において、十分な締め固めができないこともあり、施工後のトンネル覆工の表面に縞模様が現れる等、出来映えがよくない場合があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、両ラップ区間等におけるトンネル覆工の天端部に対して、適切な締め固めを行うことにより、施工品質を向上させることが可能なトンネル覆工の天端部締め固め方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のトンネル覆工の天端部締め固め方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明のトンネル覆工の天端部締め固め方法は、トンネル掘削面の内側に設置された天端部型枠に検査窓部を開口するとともに、当該検査窓部を開閉する蓋部材を設け、天端部型枠の任意の位置又は天端部型枠に設けられた検査窓部を開閉する蓋部材に、バイブレータ挿入孔を開口するとともに、当該バイブレータ挿入孔を開閉する開閉蓋を設ける。そして、コンクリートの打設中又は打設完了後に、開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを実施する。特に、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間の最も妻側では、検査窓部の周囲を囲う堰部材を設け、検査窓部の蓋部材を開状態としてコンクリートを打設する際に、検査窓部から天端部型枠の外部へコンクリートが流出するのを防止しながら締め固めを行い、工程が終了した後に、堰部材を解体するとともに検査窓部から外部へ取り出し、検査窓部の蓋部材を閉状態として、バイブレータ挿入孔の前記開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを行うことを特徴とするものである。
【０００９】
このようなトンネル覆工の天端部締め固め方法では、予め、天端部型枠（セントルクラウン）にバイブレータ挿入孔を形成し、このバイブレータ挿入孔に開閉蓋を設けておく。そして、両ラップ区間や非常駐車帯区間において、天端部に打設したコンクリートを締め固める際に、開閉蓋を開閉しながら、型枠内にバイブレータを挿入して締め固めを行う。この際、バイブレータ挿入孔の全周方向にバイブレータを移動させることにより、バイブレータ挿入孔付近を満遍なく締め固めることができる。
【００１０】
そして、特に、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間の最も妻側では、検査窓部の周囲を囲う堰部材を設けることにより、検査窓部の蓋部材を開状態としコンクリートを打設する。この際、検査窓部から天端部型枠の外部へコンクリートが流出するのを防止しながら締め固めを行う。当該工程が終了したら、堰部材を解体するとともに検査窓部から外部へ取り出す。堰部材の解体及び取り出しが終了すると、検査窓部の蓋部材を閉状態として検査窓部を塞ぎ、バイブレータ挿入孔の開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを行う。
【００１１】
さらに、堰部材は、打設されるコンクリートの流れ方向の上流側が下流側よりも高くなるように形成されていることが好ましい。このようなトンネル覆工の天端部締め固め方法では、既設のトンネル覆工側から打設されたコンクリートが妻側である検査窓部へ向かって流れるが、このコンクリートは堰部材によって堰き止められる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のトンネル覆工の天端部締め固め方法では、セントルクラウンに設けられたバイブレータ挿入孔の開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを行うことができる。これにより、標準施工区間とは異なり通常用いられている締め固め方法を適用することができない両ラップ区間や非常駐車帯区間等において、十分な締め固めを行うことができるので、トンネル覆工の表面に縞模様等が生じることがなく、施工品質を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、締め固めを行う際に特別な装置を必要とせず、セントルクラウンの任意の位置や既存の検査窓部にバイブレータ挿入孔を設けるだけでよく、施工費用を低減することが可能となる。
【００１４】
また、特に、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間の最も妻側において、検査窓部の周囲を囲う堰部材を設けて、検査窓部の蓋部材を開状態としてコンクリートを打設する工程を含む場合には、検査窓部からのコンクリート漏れを減少させることが可能となる。さらに、打設されるコンクリートの流れ方向の上流側が下流側よりも高くなるように形成された堰部材を用いて、締め固め作業を行うことにより、特にコンクリート漏れが顕著となる検査窓部の上流側においてコンクリートを堰き止めることができるので、さらに確実にコンクリート漏れを減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネル覆工の天端部締め固め方法を適用するトンネルの概略断面図。
【図２】バイブレータ挿入孔及び棒状バイブレータによる締め固め範囲を示す説明図。
【図３】開閉蓋の側面図（ａ）及び平面図（ｂ）。
【図４】天端部型枠の内部に設置する堰部材の斜視図。
【図５】天端部型枠の内部に設置する堰部材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜天端部締め固め方法の概要＞
以下、本発明のトンネル覆工の天端部締め固め方法の実施形態を説明する。
本発明の実施形態に係るトンネル覆工の天端部締め固め方法は、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間に好適に適用される方法である。そして、トンネル掘削面の内側に設置された天端部型枠（セントルクラウン）の任意の位置又は天端部型枠（セントルクラウン）に設けられた既設の検査窓部を開閉する蓋部材に、バイブレータ挿入孔を開口する。さらに、当該バイブレータ挿入孔には、挿入孔を開閉するための開閉蓋を設ける。この開閉蓋は、通常は閉状態となっており、バイブレータを挿入する際に開状態とすることができるようになっている。
【００１７】
本実施形態では、コンクリートの打設中又は打設完了後に、開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部に、バイブレータ（例えば、棒状バイブレータ）を挿入して締め固めを行う。そして、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間の最も妻側において、検査窓部を開状態としてコンクリートを打設する際に、検査窓部の周囲を囲う堰部材を設けることにより、打設中のコンクリートが検査窓部から天端部型枠（セントルクラウン）の外部へ流出することを防止するようになっている。
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル覆工の天端部締め固め方法を詳細に説明する。図１〜図５は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工の天端部締め固め方法を説明するもので、図１はトンネルの概略断面図、図２はバイブレータ挿入孔及び棒状バイブレータによる締め固め範囲を示す説明図、図３（ａ）は開閉蓋の側面図、図３（ｂ）は開閉蓋の平面図、図４は堰部材の斜視図、図５は堰部材の断面図である。
【００１９】
＜セントル（トンネル覆工用型枠）＞
トンネル覆工を施工するには、図１に示すような、セントル（トンネル覆工用型枠）２０を使用する。このセントル２０は、バイブレータ挿入孔１０を設けた点で本発明特有なものであるが、その他の構造は一般的なトンネル覆工工事に使用するものを用いることができる。一般的なセントル２０は、図１に示すように、トンネル延長方向に敷設されたレール上を走行移動する本体台車２１と、この本体台車２１により支持されて、覆工コンクリートの打設に用いられる鋼製型枠２２と、鋼製型枠２２を施工位置にセットするセントルジャッキ２３とを主な構成要素としている。一般的なセントル２０のトンネル延長方向の長さは、１０．５ｍ程度である。
【００２０】
＜バイブレータ挿入孔＞
本実施形態のセントルクラウン（天端部型枠）２４には、図２に示すように、型枠内部におけるコンクリートの打設状況等を観察するための検査窓部３０が適宜間隔で設けられている。この検査窓部３０は蓋部材３１を備えており、蓋部材３１は一辺がセントルクラウン２４に対して回動可能に取り付けられている（図５参照）。したがって、蓋部材３１の一辺を回動支点として蓋部材３１を回動させることにより、検査窓部３０を開閉することができる。なお、図２において、符号８０は、両ラップ区間における既設コンクリートを示す。
【００２１】
天端部に位置する検査窓部３０を開閉する蓋部材３１には、円形のバイブレータ挿入孔１０が開口されている。一般的な検査窓部３０の大きさは、４５０ｍｍ×５５０ｍｍ程度となっている。バイブレータ挿入孔１０は、棒状バイブレータ４０及び電力供給ケーブル４１を挿入可能な内径を有しており、本実施形態では、直径１０ｃｍ程度となっている。なお、検査窓部３０を開閉する蓋部材３１にバイブレータ挿入孔１０を設けるのではなく、セントルクラウン２４の適宜位置にバイブレータ挿入孔１０を設けてもよい。また、バイブレータ挿入孔１０の形状は円形には限られず、４角形、６角形、８角形等の多角形であってもよいし、その他の形状であってもよい。
【００２２】
１つのバイブレータ挿入孔１０における棒状バイブレータ４０の到達距離は２ｍ程度であるため、トンネル延長方向の長さが１０．５ｍ程度のセントル２０を用いる場合には、トンネル延長方向に４箇所程度のバイブレータ挿入孔１０を設ければよい（図２参照）。また、トンネル延長方向の長さが６．２ｍ程度である非常駐車帯の場合には、トンネル延長方向に２箇所程度のバイブレータ挿入孔１０を設ければよい。
【００２３】
＜開閉蓋＞
バイブレータ挿入孔１０には、開閉蓋５０が取り付けられている。この開閉蓋５０は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、バイブレータ挿入孔１０に填り込む円盤状の部材からなり、セントルクラウン２４側には、開閉蓋５０を押さえるための押さえ部材６０が取り付けられている。この押さえ部材６０は、セントルクラウン２４に設けた支持部６１と、支持部６１に対して回動可能に取り付けた腕部６２と、腕部６２の先端部に設けたナット部６３と、ナット部６３に螺着した押さえネジ６４と、を備えている。なお、開閉蓋５０の形状は円盤状には限られず、バイブレータ挿入孔１０の形状に合わせて適宜な形状とすることができる。
【００２４】
バイブレータ挿入孔１０を塞ぐには、バイブレータ挿入孔１０に開閉蓋５０を嵌め込み、支持部６１を回動支点として、押さえネジ６４が開閉蓋５０に対向する位置にまで腕部６２を回動させる。この状態で、押さえネジ６４を回転させて、押さえネジ６４の先端部を開閉蓋５０に押し付けることにより、バイブレータ挿入孔１０に開閉蓋５０を取り付けた状態で保持する。一方、バイブレータ挿入孔１０を開くには、押さえネジ６４を回転させて、押さえネジ６４の先端部が開閉蓋５０から離れるようにする。この状態で、支持部６１を回動支点として、押さえネジ６４が開閉蓋５０から外れる位置にまで腕部６２を回動させ、バイブレータ挿入孔１０から開閉蓋５０を取り外す。
【００２５】
＜堰部材＞
堰部材７０は、セントルクラウン２４の内部に取り付けて、検査窓部３０の周囲を囲うことにより、検査窓部３０を開状態としてコンクリート８１を打設する際に、検査窓部３０からコンクリート８１が流出することを防止するための部材である。この堰部材７０は、図４及び図５に示すように、検査窓部３０に対してトンネル延長方向に掛け渡す一対の棒状部材７１（（９０ｍｍ×９０ｍｍ程度の断面を有する角材（例えば端太角））と、両棒状部材７１の一側部に掛け渡す上流側堰板７２と、両棒状部材７１の略中間部に掛け渡す下流側堰板７３と、一対の棒状部材７１の側面に取り付けて、上流側堰板７２と下流側堰板７３の側面間を閉塞する一対の側面堰板７４とからなる。なお、上流側又は下流側とは、打設されるコンクリート８１の流れに対する方向であり、コンクリート８１の打設開始側が上流側となり、妻側が下流側となる。
【００２６】
本実施形態の堰部材７０では、上流側堰板７２の高さが下流側堰板７３の高さよりも高くなっている。また、側面堰板７４の高さは、上流側堰板７２から下流側堰板７３に向かって斜め下り傾斜している。これにより、特に打設中のコンクリート８１の漏れが顕著となる上流側においてコンクリート８１を堰き止めることができる。
【００２７】
堰部材７０を組み立てるには、蓋部材３１が開状態となった検査窓部３０からセントルクラウン２４の内部に、棒状部材７１、上流側堰板７２、下流側堰板７３、側面堰板７４、及び堰部材７０の組立に必要なその他の部材を搬入する。そして、一対の棒状部材７１を検査窓部３０に掛け渡し、この棒状部材７１に対して上流側堰板７２、下流側堰板７３、側面堰板７４を取り付ける。一方、棒状部材７１から、上流側堰板７２、下流側堰板７３、側面堰板７４を取り外すことにより、堰部材７０を分解することができる。分解した堰部材７０は、蓋部材３１が開状態となった検査窓部３０から取り出す。なお、堰部材７０の分解及び取り出しは、検査窓部３０を開状態としてコンクリート８１を打設可能な工程が終了した際に行う。その後の工程では、検査窓部３０を閉状態として、バイブレータ挿入孔１０から棒状バイブレータ４０を挿入して締め固めを行う。
【００２８】
＜バイブレータ＞
本実施形態で使用するバイブレータは、コンクリート８１の締め固めに通常使用している棒状バイブレータ４０である。この棒状バイブレータ４０には、フレキシブルな電力供給ケーブル４１が接続されており、バイブレータ挿入孔１０からコンクリート８１内へ棒状バイブレータ４０を挿入すると、その自重により棒状バイブレータ４０が下向きに垂れ下がる。電力供給ケーブル４１を持って棒状バイブレータ４０を移動させることにより、バイブレータ挿入孔１０の周囲全周にわたって締め固めを行うことができる。締め固めに使用するバイブレータは棒状バイブレータ４０に限定されるものではなく、施工現場の状況等に合わせて、他の形状のバイブレータを使用してもよい。
【００２９】
なお、既存の技術として伸縮バイブレータシステムが知られている。この伸縮バイブレータシステムは、油圧シリンダが附属したバイブレータをセントルに設けた開口部に取り付け、油圧シリンダを駆動することにより、バイブレータを開口部からセントルの内部へ挿入して、コンクリートの締め固めを行うようになっている。すなわち、従来の伸縮バイブレータシステムでは、締め固め対象となるコンクリートに対してバイブレータが直線状に進退するだけであり、広範囲にわたる締め固めを行うためには、セントルに多数の開口部を設け、各開口部にそれぞれバイブレータを取り付ける必要がある。これに対して、本実施形態で使用する棒状バイブレータ４０は、電源供給ケーブル４１を持って操作することにより、バイブレータ挿入孔１０の周囲を広範囲に締め固めることができ、この点で、既存の伸縮バイブレータシステムとは異なる技術となっている。本実施形態では、例えば、１つのバイブレータ挿入孔１０から１本の棒状バイブレータ４０を挿入することにより、バイブレータ挿入孔１０の周囲の全方位にわたって深度２ｍ〜３ｍ程度の締め固めを行うことができる。
【００３０】
＜締め固め＞
本発明は、両ラップ区間や非常駐車帯区間に好適に適用するものであり、天端部付近までは、通常のトンネル覆工の施工方法と同様にして、コンクリート８１の打設及び締め固めを行う。また、上述したように、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間の最も妻側では、バイブレータ挿入口１０からコンクリート８１内へ棒状バイブレータ４０を挿入して締め固めを行う前工程において、検査窓部３０を開状態とするとともに、セントルクラウン２４の内部であって検査窓部３０の周囲に堰部材７０を組み立てて、コンクリートの打設及び締め固めを行う。
【００３１】
そして、検査窓部３０を閉状態としてコンクリート８１を打設しなければならない天端部付近において、コンクリート８１の打設中又は打設完了後に、開閉蓋５０を開閉しながら、コンクリート８１の内部に、棒状バイブレータ４０を挿入して締め固めを行う。この際、適宜な作業工程において、セントルクラウン２４内の検査窓部３０付近に堰部材７０を組み立てて、コンクリート８１の漏れを防止する。締め固め工程では、棒状バイブレータ４０の電力供給ケーブル４１を持って、バイブレータ挿入孔１０の全周方向に棒状バイブレータ４０を移動させることにより、バイブレータ挿入孔１０付近を満遍なく締め固める。その後、作業工程が終了に近づくと、適宜なタイミングで、堰部材７０を分解して、検査窓部３０の蓋部材３１を開状態として、セントルクラウン２４の外部に取り出す。
【００３２】
実際の施工現場においては、バイブレータ挿入孔１０の周囲の全方位にわたって深度２ｍ〜３ｍ程度の締め固めを行うことができた。さらに、開閉蓋５０を閉めた状態で、セントルクラウン２４の外面から型枠バイブレータの振動部を押し当て、開閉蓋５０の周辺部を締め固めることにより、さらにトンネル覆工の品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  バイブレータ挿入孔
２０  セントル
２１  本体台車
２２  鋼製型枠
２３  セントルジャッキ
２４  セントルクラウン
３０  検査窓部
３１  蓋部材
４０  棒状バイブレータ
４１  電力供給ケーブル
５０  開閉蓋
６０  押さえ部材
６１  支持部
６２  腕部
６３  ナット部
６４  押さえネジ
７０  堰部材
７１  棒状部材
７２  上流側堰板
７３  下流側堰板
７４  側面堰板
８０  既設コンクリート
８１  打設中のコンクリート
【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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