(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁に打設された覆工コンクリートを加温する加温装置であって、
前記覆工コンクリートの周方向に関して分割して設定された複数の加温エリアにおいてそれぞれ前記覆工コンクリートの内周面を加温する複数の加温手段と、
前記複数の加温手段を所定のサイクルで順次切り換えて作動させる制御手段と、を備えていることを特徴とする覆工コンクリートの加温装置。
【請求項２】
前記加温手段は、前記覆工コンクリートの内周面の近傍で液体の熱媒体を流動させる流動管からなる加温部材を備え、
前記制御手段は、前記熱媒体を加熱する加熱装置と、前記各加温手段の加温部材に加熱された熱媒体を切り換えて供給する切換装置と、を備えている、請求項１に記載の覆工コンクリートの加温装置。
【請求項３】
前記加温手段は、通電されることによって発熱する発熱体からなる加温部材と、この加温部材の熱を蓄える蓄熱部材とを備え、
前記制御手段は、前記各加温手段の加温部材に切り換えて通電を行う切換装置を備えている、請求項１に記載の覆工コンクリートの加温装置。
【請求項４】
当該加温装置は、覆工コンクリートの内周面を成型する型枠を備えた移動式セントルに設けられ、前記加温手段が前記型枠を加温する、請求項１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリートの加温装置。
【請求項５】
当該加温装置は、覆工コンクリートの内周面を成型する型枠を備えた移動式セントルに設けられ、前記型枠には、トンネル長手方向に沿って延びるとともに、筒状空間を形成する補強部材が設けられており、前記加温手段における前記加温部材が前記筒状空間内部に挿入され、前記加温手段が型枠を加温する、請求項２又は３に記載の覆工コンクリートの加温装置。
【請求項６】
当該加温装置は、移動式セントルの型枠を脱型した後に前記覆工コンクリートの内周面に接触して当該内周面を保湿養生する保湿養生層を備えた養生装置に設けられ、前記加温手段が前記保湿養生層を加温する、請求項１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリートの加温装置。
【請求項７】
トンネルの内壁に打設された覆工コンクリートを加温する方法であって、
前記覆工コンクリートの周方向に分割して設定された複数の加温エリアを、所定のサイクルで順次切り換えて加温することを特徴とする覆工コンクリートの加温方法。
【請求項８】
加温を停止している加温エリアにおいては、加温の際に蓄えられた熱を覆工コンクリートに与えることを特徴とする、請求項７に記載の加温方法。
【請求項９】
トンネルの内壁に覆工コンクリートを構築するための覆工コンクリートの構築システムであって、
請求項４又は５に記載の加温装置が設けられた移動式セントルと、この移動式セントルが所定のスパンにおいて覆工コンクリートを打設し脱型した後に次のスパンに移動するのに続いて前記所定のスパンに移動し、覆工コンクリートの保湿養生を行う養生装置と、を備え、この養生装置は、前記覆工コンクリートの内周面に接触して当該内周面を保湿養生する保湿養生層と、この保湿養生層を加温する加温手段とを備えている、覆工コンクリートの構築システム。
【請求項１０】
前記養生装置は、請求項６に記載の加温装置が設けられた養生装置である、請求項９に記載の覆工コンクリートの構築システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの内周面に打設された覆工コンクリートの加温装置及び方法、並びに、覆工コンクリート構築システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの内面をコンクリートで覆工する場合、トンネル長手方向に移動可能なスライドセントル（移動式セントル）に設けられたアーチ型の型枠を用いて、坑口から切羽側に向かって所定のスパン毎に覆工コンクリートの打設を行う。
この覆工コンクリートは、打設後に所定期間（例えば、１６時間程度）をおいて脱型工程に移行することになるが、セントル脱型時の初期材齢のコンクリート強度（圧縮強度）が低いと覆工コンクリートのひび割れ等の原因となるため、脱型までの間にコンクリート強度を所定以上に高めることが要求される。そのため、本願出願人は、覆工コンクリートの打設完了から脱型までの間に、覆工コンクリートの温度を所定の圧縮強度を得ることが可能な温度で保持する温度保持手段を備えた移動式セントルを従前に提案している（下記特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１記載の移動式セントルによれば、覆工コンクリートを適切な温度に保持することによって、覆工コンクリートの硬化を促進し、その結果、覆工コンクリートの圧縮強度を高めてひび割れ等の発生を防止することができる。
また、特許文献１には、移動式セントルの型枠を覆工コンクリートから脱型した後、覆工コンクリートの内面を保湿する養生装置が開示されており、移動式セントルと養生装置とによって、覆工コンクリートの打設から養生までを行う覆工コンクリートの構築システムが構成されている。この構築システムにおける養生装置には、移動式セントルと同様にヒータが設けられており、移動式セントルの型枠を脱型したあとも、覆工コンクリートを所定の温度で加温し、硬化を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９０５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の移動式セントルの温度保持手段は、図１５に示されるように、型枠１０３の内周面の近傍に分散して配置された複数の加温部１０７ｂと、加温部１０７ｂに対して温めたオイルを供給する制御部１０７ａとを有するヒータユニット１０７を備えている。そして、温度保持手段は、複数の加温部１０７ｂが型枠１０３及び型枠１０３の内周側空間を温めることによって、覆工コンクリートＣを所定の温度に保持するように構成されている。また、温度保持手段は、覆工コンクリートＣの内周面の温度を検出する温度センサ１０７ｄを備え、制御部１０７ａは温度センサ１０７ｄの検出温度に基づいて、加温部１０７ｂの出力温度をフィードバック制御するように構成されている。
【０００６】
しかし、複数の加温部１０７ｂによって温められた空気はトンネルＴ内の上部に集まる傾向にあり、覆工コンクリートＣの天端付近と下部付近との間で温度差が生じやすくなるため、各加温部１０７ｂにおける出力温度の制御が非常に困難であった。覆工コンクリートＣの天端付近と下部付近との間で温度差が大きくなると、硬化速度にばらつきが生じ、覆工コンクリートＣの全体で均一に所望の圧縮強度（初期強度）を得ることが困難となる。
【０００７】
また、移動式セントルの型枠１０３を脱型した後の覆工コンクリートＣの初期強度にばらつきが生じると、その後の養生工程においてもそのばらつきが残ったままとなり、養生装置によってさらなる加温を行うことで圧縮強度のばらつきを解消するには複雑な出力温度の制御が必要となる。したがって、覆工コンクリートＣの圧縮強度を均一に高めるには、構築システム全体として温度制御を適切に行うことが非常に重要となる。
【０００８】
また、複数の加温部１０７ｂによって覆工コンクリートＣの全体を加温するためには、加熱されたオイルを全ての加温部１０７ｂに同時に供給する必要があり、ヒータユニットの制御部１０７ａとして非常に容量の大きなものが必要となる。そのため、ヒータユニット１０７が大型化するとともに、ヒータユニット１０７自体のコストだけでなく、運転コスト（燃料コスト、電気代等）も増大する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、安価な構成によって覆工コンクリート全体の温度のばらつきを少なくし、コンクリート強度をほぼ均一に高めることができる覆工コンクリートの加温装置及び方法、並びに覆工コンクリートの構築システム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】
【００１０】
（１）  本発明は、トンネルの内壁に打設された覆工コンクリートを加温する加温装置であって、前記覆工コンクリートの周方向に関して分割して設定された複数の加温エリアにおいてそれぞれ前記覆工コンクリートの内周面を加温する複数の加温手段と、前記複数の加温手段を所定のサイクルで順次切り換えて作動させる制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の加温装置によれば、制御手段が、複数の加温手段を所定のサイクルで順次切り換えて作動させるので、覆工コンクリートを周方向に狭い範囲ごとに部分的に加温することができる。そのため、覆工コンクリートの天端付近に熱が集中してしまうことが少なくなり、覆工コンクリート全体の温度のばらつきを少なくし、ほぼ均一にコンクリート強度を高めることができる。また、覆工コンクリートの全体を同時に加温する場合に比べて、加温に要するエネルギーを小さくすることができ、加温装置の小型化やコストの低減を図ることができる。
【００１２】
（２）  前記加温手段は、前記覆工コンクリートの内周面の近傍で液体の熱媒体を流動させる流動管からなる加温部材を備え、前記制御手段は、前記熱媒体を加熱する加熱装置と、前記各加温手段の加温部材に加熱された熱媒体を切り換えて供給する切換装置と、を備えていることが好ましい。
この構成によれば、制御手段の切換装置が、加熱装置によって加熱された熱媒体を各加温手段の加温部材に切り換えて供給するので、各加温手段を所定のサイクルで順次切り換えて作動させることができる。また、加温手段は、空気（気体）よりも比熱が大きく冷めにくい液体を熱媒体としているので、加温を停止している加温エリアにおいても、加温部材内の熱媒体に蓄えられた熱によって覆工コンクリートの温度低下を抑制し、覆工コンクリート全体の温度のばらつきをより少なくすることができる。
【００１３】
（３)  前記加温手段は、通電されることによって発熱する発熱体からなる加温部材と、この加温部材の熱を蓄える蓄熱部材とを備え、前記制御手段は、前記各加温手段の加温部材に切り換えて通電を行う切換装置を備えていてもよい。
この構成によれば、制御手段の切換装置が、各加温手段における加温部材（発熱体）に切り換えて通電を行うので、各加温手段を所定のサイクルで順次切り換えて作動させることができる。また、加温手段は、加温部材の熱を蓄える蓄熱部材を備えているので、加温を停止している加温エリアにおいても、蓄熱部材で蓄えられた熱によって覆工コンクリートの温度低下を抑制し、覆工コンクリートの全体の温度のばらつきをより少なくすることができる。
【００１４】
（４）  本発明の加温装置は、覆工コンクリートの内周面を成型する型枠を備えた移動式セントルに設けられ、前記加温手段が前記型枠を加温するものであってもよい。
この構成によれば、移動式セントルの型枠を用いて覆工コンクリートを打設した後、脱型するまでの間、覆工コンクリートの温度のばらつきを少なくし、覆工コンクリートの全体でほぼ均一に初期強度を高めることができる。
【００１５】
（５）  本発明の加温装置は、覆工コンクリートの内周面を成型する型枠を備えた移動式セントルに設けられ、前記型枠には、トンネル長手方向に沿って延びるとともに、筒状空間を形成する補強部材が設けられており、前記加温手段における前記加温部材が前記筒状空間内部に挿入され、前記加温手段が型枠を加温するものであってもよい。
この構成によれば、移動式セントルの型枠を用いて覆工コンクリートを打設した後、脱型するまでの間、覆工コンクリートの温度のばらつきを少なくし、覆工コンクリートの全体でほぼ均一に初期強度を高めることができる。また、移動式セントルにおける型枠の補強部材によって形成された筒状空間に加温部材が挿入されるので、加温部材の熱が外部へ逃げてしまうのを抑制し、覆工コンクリートを部分的に効率よく加温することができる。
【００１６】
（６）  本発明の加温装置は、移動式セントルの型枠を脱型した後に前記覆工コンクリートの内周面に接触して当該内周面を保湿養生する保湿養生層を備えた養生装置に設けられ、前記加温手段が前記保湿養生層を加温するものであってもよい。
この構成によれば、移動式セントルの型枠を脱型した後の覆工コンクリートを、養生装置によって保湿養生しながら加温することで、覆工コンクリートの硬化をより促進することができるとともに、覆工コンクリート全体の温度のばらつきを少なくし、ほぼ均一にコンクリート強度を高めることができる。
【００１７】
（７）  本発明は、トンネルの内壁に打設された覆工コンクリートを加温する方法であって、前記覆工コンクリートの周方向に分割して設定された複数の加温エリアを、所定のサイクルで順次切り換えて加温することを特徴とする。
【００１８】
本発明の加温方法によれば、複数の加温エリアを所定のサイクルで順次切り換えて加温するので、覆工コンクリートを周方向に狭い範囲ごとに部分的に加温することができる。そのため、覆工コンクリートの天端付近に熱が集中してしまうことが少なくなり、覆工コンクリート全体の温度のばらつきを少なくし、ほぼ均一にコンクリート強度を高めることができる。また、覆工コンクリートの全体を同時に加温する場合に比べて、加温に要するエネルギーを小さくすることができ、加温装置の小型化やコストの低減を図ることができる。
【００１９】
（８）  上記加温方法において、加温を停止している加温エリアにおいては、加温の際に蓄えられた熱を覆工コンクリートに与えてもよい。
このような構成によって、加温を停止している加温エリアにおいても、覆工コンクリートの温度低下を抑制し、覆工コンクリート全体の温度のばらつきを少なくすることができる。
【００２０】
（９）  本発明は、トンネルの内壁に覆工コンクリートを構築するための覆工コンクリートの構築システムであって、上記（４）又は（５）に記載の加温装置が設けられた移動式セントルと、この移動式セントルが所定のスパンにおいて覆工コンクリートを打設し脱型した後に次のスパンに移動するのに続いて前記所定のスパンに移動し、覆工コンクリートの保湿養生を行う養生装置と、を備え、この養生装置は、前記覆工コンクリートの内周面に接触して当該内周面を保湿養生する保湿養生層と、この保湿養生層を加温する加温手段とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の構築システムによれば、移動式セントルの型枠を用いて覆工コンクリートを打設した後、脱型するまでの間、覆工コンクリートの温度のばらつきを少なくし、覆工コンクリートの全体でほぼ均一に初期強度を高めることができるので、その後の養生装置の加温手段による出力温度の制御を容易に行うことができる。
【００２２】
（１０）  前記養生装置は、上記（６）に記載の加温装置としての養生装置であってもよい。
このような構成によって、移動式セントルにおいてだけでなく、養生装置においても覆工コンクリートの全体の温度のばらつきを少なくし、コンクリート強度をほぼ均一に高めることができ、構築システム全体として高品質の覆工コンクリートを構築することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、安価な構成によって覆工コンクリート全体の温度のばらつきを少なくし、コンクリート強度をほぼ均一に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る覆工コンクリートの構築システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるスライドセントルの正面図である。
【図３】スライドセントルの側面図である。
【図４】スライドセントルの加温装置を概略的に示す正面説明図である。
【図５】スライドセントルの加温装置を概略的に示す側面説明図である。
【図６】加温手段を拡大して示す正面断面図である。
【図７】加温手段の作動サイクルを示すタイムチャートである。
【図８】養生装置の正面図である。
【図９】養生装置の被覆構造体の側面図である。
【図１０】外面パネル及び保湿養生層を拡大して示す断面図である。
【図１１】覆工コンクリートを構築する際の打設作業及び養生作業の手順を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態におけるスライドセントルの加温装置を概略的に示す正面説明図である。
【図１３】加温手段を拡大して示す正面断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における加温装置によって覆工コンクリートを加温した場合の経過時間と覆工コンクリートの内部温度との関係を示すグラフである。
【図１５】従来技術におけるスライドセントルを示す正面図である。
【図１６】従来技術における加温装置によって覆工コンクリートを加温した場合の経過時間と覆工コンクリートの内部温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔第１の実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る覆工コンクリートの構築システムの全体構成を示す図である。図１において、この構築システムは、一次覆工されたトンネルＴの内周面に対して、二次覆工コンクリートＣを構築するためのシステムであり、二次覆工コンクリートＣを打設するためのスライドセントル（移動式セントル）１と、スライドセントル１を用いて打設された二次覆工コンクリート（以下、単に「覆工コンクリート」ともいう）Ｃの養生を行うための複数の養生装置１０とを備えている。
なお、本明細書では、覆工コンクリートを打設し養生するまでを「覆工コンクリートの構築」と呼ぶ。
【００２６】
スライドセントル１及び養生装置１０は、トンネルＴ内の床面に敷設されたレールＲ上を走行可能である。スライドセントル１は、坑口側（図１の左側）から切羽側（図１の右側）に向かって所定のスパンに順にセットされ、覆工コンクリートＣの打設空間Ｄ（図３参照）を形成する。養生装置１０は、スライドセントル１でのコンクリートの打設が完了してから所定時間（例えば、１６時間）経過後にスライドセントル１が脱型されたスパンにセットされ、打設後の覆工コンクリートＣに対して加温ないし湿潤養生を行う。
【００２７】
〔スライドセントルの構成〕
図２は、スライドセントル１の正面図であり、図３は、その側面図である。
図２及び図３に示されるように、スライドセントル１は、トンネルＴ内を走行可能な門型台車２と、覆工コンクリートＣの内周面を成型するための堰板となる型枠３とを備えている。
【００２８】
門型台車２は、基台部２ａと、基台部２ａを支持する支柱２ｂとを備えている。支柱２ｂの下端には、トンネルＴの床面に敷設されたレールＲ上に係合する車輪２ｃが設けられており、この車輪２ｃがレールＲに沿って転動することで、門型台車２がトンネルＴ内を走行する。
【００２９】
型枠３は、トンネルＴの内周面ｔ１にほぼ沿う断面円弧状に形成され、所定のスパンの範囲で内周面ｔ１に対して間隔をあけて覆うようにセットされ、これにより、型枠３の外周面３ｂとトンネルＴの内周面ｔ１との間に覆工コンクリートＣが充填される打設空間Ｄが形成される。
【００３０】
型枠３は、覆工コンクリートＣの内周面を成型する型枠パネル３ｆと、この型枠パネル３ｆの内周側を補強する多数本の補強部材３ｇとを備えている。図６にも示されるように、型枠パネル３ｆは、厚さ数ミリの板材により形成されている。補強部材３ｇは、溝型鋼等の鋼材により構成され、トンネルＴの延長方向に沿って配置されている。多数本の補強部材３ｇは、覆工コンクリートＣの周方向に間隔をあけて配置されている。補強部材３ｇと型枠パネル３ｆとの間には、筒状の空間３ｈが形成されている。なお、補強部材３ｇは、型枠パネル３ｆとの間で筒状空間３ｈを形成するＨ型鋼等の他の断面形状を有するものであってもよいし、単独で筒状空間３ｈを形成するパイプ材によって構成されていてもよい。
【００３１】
また、型枠３は、図２に示されるように、トンネルＴの天端部分を成型する天端部３ｃと、天端部３ｃの両端に回動可能に連結された側板部３ｄと、側板部３ｄの下端に回動可能に連結された下端部３ｅとを備えている。
天端部３ｃは、門型台車２の基台部２ａ上に設けられた複数のジャッキ４により上下方向に昇降可能に支持されている。この天端部３ｃには、打設空間Ｄ（図３参照）内に生コンクリートを流し込むための打設口（図示せず）が形成されており、この打設口から圧送された生コンクリートが打設空間Ｄに流し込まれる。
【００３２】
側板部３ｄは、支柱２ｂの外側面に設けられた複数のジャッキ５によって門型台車２に連結されており、このジャッキ５を伸縮させることによって幅方向への回動が可能となっている。この側板部３ｄにも、複数の打設口（図示せず）が形成されている。
下端部３ｅも、側板部３ｄと同様に、支柱２ｂの外側面に設けられた複数のジャッキ６によって門型台車２に連結されており、このジャッキ６の伸縮によって内外方向への回動が可能である。
【００３３】
このように、型枠３は、基台部２ａの上面及び支柱２ｂの外側面に設けられた複数のジャッキ４，５，６によって門型台車２に連結され支持されており、各ジャッキ４，５，６を伸縮させることにより、型枠３全体を門型台車２に対して昇降可能でかつ幅寸法の調整が可能となっている。
【００３４】
本実施形態のスライドセントル１は、型枠３の型枠パネル３ｆを加温することによって覆工コンクリートＣの内周面を加温する加温装置を備えている。図４は、スライドセントル１の加温装置を概略的に示す正面説明図、図５は、同側面説明図である。また、図６は、加温装置の加温手段を拡大して示す正面断面図である。
【００３５】
この加温装置７は、型枠３の各部に配置された複数の加温手段７１と、各加温手段７１の作動・停止の切り換えや温度設定等の制御を行うための制御手段７２と、を備えている。制御手段７２は、熱媒体である水（湯）を貯留するためのタンク７２ａと、このタンク７２ａ内の熱媒体を加熱するボイラ等の加熱装置７２ｂと、加熱装置７２ｂによって加熱された熱媒体を複数の加温手段７１に対して切り換えて供給する切換装置７２ｃと、を備えている。
【００３６】
複数の加温手段７１は、覆工コンクリートＣを周方向に４つに分割して設定された加温エリアＡ１〜Ａ４に対応してそれぞれ設けられている。各加温手段７１は、型枠３における型枠パネル３ｆの内周面に接するように配置され、加熱された熱媒体を流動させる流動管（加温部材）７１ａを備えている。この流動管７１ａは、図６に示されるように、型枠パネル３ｆと補強部材３ｇとの間に形成された筒状空間３ｈ内に挿入され、トンネル延長方向に沿って延びている。
【００３７】
図４に示される例では、各加温エリアＡ１〜Ａ４に６本の流動管７１ａが設けられている。そして、周方向に隣り合う２本の流動管７１ａが１組となり、それぞれ熱媒体の往路と復路を形成している。図５にも示されるように、往路となる流動管７１ａの一端部は、切換装置７２ｃに供給管７２ｄを介して接続され、復路となる流動管７１ａの一端部は、タンク７２ａに戻り管７２ｅを介して接続されている。往路となる流動管７１ａと復路となる流動管７１ａとの他端部同士は、接続管７１ｂによって互いに接続されている。したがって、切換装置７２ｃから供給された熱媒体は、供給管７２ｄから３本の流動管７１ａに分岐して流動し、さらに接続管７１ｂを介して残りの３本の流動管７１ａを介して逆方向に流動し、戻り管７２ｅを介してタンク７２ａに戻される。
【００３８】
加熱された熱媒体は、流動管７１ａを流れる間に型枠パネル３ｆを加温し、これに接触する覆工コンクリートＣの内周面も加温する。これにより、覆工コンクリートＣが所定の温度に保持されるようになっている。
図６に示されるように、補強部材３ｇにより形成された筒状空間３ｈには、断熱材７１ｃが挿入されている。具体的には、筒状空間３ｈ内には、補強部材３ｇのウェブ部に対して仕切り板７１ｄが取り付けられ、この仕切り板７１ｄと型枠パネル３ｆとの間に断熱材７１ｃが設けられている。この断熱材７１ｃは、内部に気泡を含むスポンジ等の発泡部材からなっている。この断熱材７１ｃは、流動管７１ａの外周を取り囲むことによって流動管７１ａ内の熱媒体の熱が筒状空間３ｈの外側へ逃げてしまうのを防止している。
【００３９】
制御手段７２における切換装置７２ｃは、各加温エリアＡ１〜Ａ４における加温手段７１に対して所定のサイクルで熱媒体を順次切り替えて供給するように構成されている。図７は、加温手段７１の作動サイクル（熱媒体の供給サイクル）を示すタイムチャートである。
切換装置７２ｃは、加温開始（ｔ０）から所定の時間（ｔ１）までの間は、例えば加温エリアＡ１における加温手段７１に熱媒体を供給するように熱媒体の供給先を切り換える。
【００４０】
そして、所定の時間（ｔ１）になると、切換装置７２ｃは、加温エリアＡ２に熱媒体の供給先を切り換え、当該加温エリアＡ２における加温手段７１に熱媒体を供給する。さらに、所定の時間（ｔ２）になると、切換装置７２ｃは、加温エリアＡ３に熱媒体の供給先を切り換え、当該加温エリアＡ２における加温手段７１に熱媒体を供給する。そして、時間（ｔ３）になると、加温エリアＡ４に熱媒体の供給先を切り換え、当該加温エリアＡ４における加温手段７１に熱媒体を供給する。切換装置７２ｃは、以上の動作を１サイクルとして複数のサイクルを繰り返し実行し、各加温エリアＡ１〜Ａ４の加温手段７１によって覆工コンクリートＣの内周面を加温する。
【００４１】
以上のように加温装置７は、覆工コンクリートＣを周方向に狭い範囲ごと部分的に加温するので、覆工コンクリートＣの天端付近に熱が集中してしまうことが少なくなり、覆工コンクリートＣ全体の温度のばらつきを少なくし、ほぼ均一にコンクリート強度を高めることができる。すなわち、覆工コンクリートＣの内周面全体を同時に加熱しようとすると、覆工コンクリートＣの天端付近は、その近傍に配置された加温手段によって加温されるだけでなく、下部付近に配置された加温手段の熱が上昇することによっても加温され、覆工コンクリートＣの天端付近における温度が著しく上昇して天端付近と下部付近との間で温度差が大きくなる。本実施形態では、このような不都合を防止することができる。
【００４２】
加温手段７１の流動管７１ａは、補強部材３ｇによって形成された筒状空間３ｈ内に配置されているので、筒状空間３ｈ外への熱の拡散が抑制される。さらに、筒状空間３ｈの内部には断熱材７１ｃが挿入されているので、筒状空間３ｈ外への熱の拡散がより確実に抑制される。そのため、覆工コンクリートＣの下部付近を加温している加温手段７１の熱が、天端付近に上昇してしまうのを好適に防止することができる。
【００４３】
本実施形態の加温装置７は、覆工コンクリートＣを周方向に狭い範囲ごとに部分的に加温しているので、加温手段７１に対して一時に供給する熱媒体の量を少なくすることができ、タンク７２ａに貯留する熱媒体の量や、加熱装置７２ｂが熱媒体を加熱するための熱エネルギーを小さくすることができる。したがって、タンク７２ａや加熱装置７２ｂの小型化や低コスト化を図ることができる。
【００４４】
なお、図７に例示した熱媒体の供給サイクルは、切換装置７２ｃが、各加温エリアＡ１〜Ａ４の加温手段７１に対して同じ供給時間で熱媒体を供給しているが、各加温エリアＡ１〜Ａ４ごとに異なる供給時間で熱媒体を供給してもよい。例えば、比較的温度が上昇しやすい覆工コンクリートＣの天端付近（加温エリアＡ２，Ａ３）においては、熱媒体の供給時間を短くし、下部付近（加温エリアＡ１，Ａ４）においては、相対的に熱媒体の供給時間を長くすることができる。
【００４５】
また、覆工コンクリートＣの内周面の温度又は内部の温度をリアルタイムに検出し、検出温度に基づいて各加温エリアＡ１〜Ａ４における熱媒体の供給時間をフィードバック制御してもよい。また、各加温エリアＡ１〜Ａ４の加温手段７１に対して媒体を供給する順番は、Ａ１−Ａ２−Ａ３−Ａ４の順番に限らず、例えば、Ａ１−Ａ３−Ａ２−Ａ４の順番とするなど、適宜変更することができる。また、各加温エリアＡ１〜Ａ４における熱媒体の供給時間（加温時間）を一部重複させたり、各加温エリアＡ１〜Ａ４における熱媒体の供給切換の間や各サイクルの間に、全ての加温エリアＡ１〜Ａ４における加温手段７１を停止する時間を設けたりしてもよい。
【００４６】
〔養生装置の構成〕
図８は、養生装置１０の正面図であり、図９は、養生装置１０の被覆構造体１２の側面図である。図８及び図９に示されるように、養生装置１０は、トンネルＴ内のレールＲ上を走行可能な移動架台１１と、この移動架台１１に搭載された被覆構造体１２と、被覆構造体１２の外周面に設けられた保湿養生層１３と、覆工コンクリートＣの内周面を加温する加温装置１４と、を備えている。
【００４７】
移動架台１１は、Ｈ型鋼や溝型鋼等からなる複数本の下部柱部材５０、上部柱部材５１、横梁部材５２、縦梁部材５３等の長尺部材をトンネル幅方向およびトンネル延長方向に枠組みすることによって構成されている。移動架台１１の下端部には、前後左右の４箇所に車輪ユニット５４が設けられ、各車輪ユニット５４に前後２つの車輪５５が備えられている。各車輪ユニット５４上には下部柱部材５０が立設されている。前後の車輪ユニット５４は、連結部材５６によって相互に連結されている。下部柱部材５０は入れ子構造によって上下に伸縮可能であり、ジャッキ機構５７によって高さ調整することができる。
【００４８】
図８に示されるように、縦梁部材５３は左右方向に３本並設され、その中央の縦梁部材５３には、前後方向に複数本の上部柱部材５１が立設されている。そして、この上部柱部材５１の頂部に被覆構造体１２が取り付けられている。
被覆構造体１２は、覆工コンクリートＣの内周面にほぼ沿う円弧状を呈する、前後方向に並設された複数の外枠部材５８と、外枠部材５８の内周面に沿って左右方向に並設された、前後方向に延びる複数の連結部材５９と、外枠部材５８の外周側に取り付けられた外面パネル２０とを備えている。
【００４９】
複数の外枠部材５８及び複数の連結部材５９は、その交差部分が相互に連結されることによって、断面円弧状とされた被覆構造体１２の骨組みを構成している。
外枠部材５８は、可撓性を有する長尺棒材、例えば、高強度、高靱性、高弾性を有するガラス繊維強化プラスチックにより形成されている。また、連結部材５９は、長尺の円管パイプ材から形成されている。外枠部材５８は、無負荷の状態ではほぼ直線状であり、移動架台１１に設けられた支持部材６０，６１によってトンネル内周面にほぼ沿うようにアーチ状に湾曲（弾性変形）されている。
【００５０】
支持部材６０は伸縮可能なロッド部材からなり、ターンバックル式等の調整部６０ａにより長さを調整することによって外枠部材５８の上部側の湾曲度合いを調整することが可能となっている。
また、支持部材６１は、長さ調整可能なワイヤー部材からなり、巻き取り式等の調整部６１ａによる長さ調整によって外枠部材５８の下部側の湾曲度合いを調整可能となっている。なお、支持部材６０をワイヤー部材によって構成したり、支持部材６１をロッド部材によって構成したりすることも可能である。
【００５１】
外枠部材５８は、覆工コンクリートＣの内周面に沿うように弾性変形させれば足りるため、被覆構造体１２を非常に安価に製造することができる。また、支持部材６０，６１を長さ調整することによって外枠部材５８の湾曲度合いを調整することができるので、覆工コンクリートＣの内径寸法の誤差に対応することもできる。
また、支持部材６０，６１の長さ調整を行って外枠部材５８の曲率半径を変更すれば、内径寸法が異なる複数種のトンネル施工に対応することが可能となる。
【００５２】
被覆構造体１２は、移動架台１１に設けられた上部柱部材５１、支持部材６０，６１によって、移動架台１１に支持されている。
養生装置１０は、ジャッキ機構５７を伸縮させることで、下部柱部材５０を伸縮させ、被覆構造体１２の外周面に設けられた保湿養生層１３を覆工コンクリートＣの内周面に対して接触離反させることができる。
【００５３】
図１０は、外面パネル２０及び保湿養生層１３を拡大して示す断面図である。
本実施形態の外面パネル２０は、外枠部材５８の外周面に沿って多数の凹凸を並べてなるキーストンプレートや波板等によって構成されている。外面パネル２０は、トンネル延長方向に並設された複数の外枠部材５８に亘ってその外周面全体を覆っている。
【００５４】
保湿養生層１３は、外面パネル２０の外周面に貼り付けられた内側層２１と、この内側層２１の外周面に積層された保湿マット２２と、内側層２１と保湿マット２２との間に介在して配置されているヒータ部材（加温部材）２６とにより構成されている。
内側層２１は、独立気泡又は連続気泡等の空隙を内部に有するスポンジ等の発泡部材からなり、弾力性を有している。また、内側層２１は、被覆構造体１２の外周面と覆工コンクリートＣの内周面との間隔よりも大きい厚さ寸法を有している。
【００５５】
保湿マット２２は、水分を吸収可能であるとともに吸収した水分を保持可能であり、従来公知のものを使用することができる。例えば、市販のコンクリート保湿養生用マットである「アクアマット」（早川ゴム株式会社製）や、特開２００２−８１２１０号公報に開示されたコンクリート養生シートを使用することができる。
この保湿マット２２は、不織布等からなる基材２３の内部や表面に複数の保水材２４を点在させ、基材２３の背面側（内側層２１側）をポリエチレンフィルム等の不透水フィルム２５で覆ったものである。保水材２４としては、ウレタン等のポリマーに高分子吸収材を包含させたものを使用することができる。
【００５６】
保湿マット２２は、コンクリートの材齢３週間においても８０％以上の湿度を維持することができる性能を備え、５日程度を要する覆工コンクリートＣの養生にも十分な保湿性能を有している。
【００５７】
ヒータ部材２６は、加温装置１４の一構成要素（加温手段）であり、シート状に形成された面状発熱体からなる。ヒータ部材２６は、通電されることにより発熱し、覆工コンクリートＣを加温することができる。ヒータ部材２６は、内側層２１と保湿マット２２との間に介在され、保湿養生層１３のほぼ全域に亘って配置されている。
また、本実施形態では、周方向に分割して設定された複数（４つ）の加温エリアＡ１〜Ａ４に対応して、複数（４つ）のヒータ部材２６がそれぞれ設けられている。
【００５８】
加温装置１４は、ヒータ部材２６を制御するための制御手段１５を備えている。制御手段１５は、電源装置１５ａと、この電源装置１５ａの電力を４つのヒータ部材２６に対して切り換えて供給する切換装置１５ｂとを備えている。切換装置１５ｂは、図７を参照して説明したスライドセントル１における加温装置７の切換装置７２ｃと同様に、各加温エリアＡ１〜Ａ４のヒータ部材２６に対して所定のサイクルで順次切り替えて通電するように構成されている。
【００５９】
したがって、養生装置１０における加温装置１４は、覆工コンクリートＣを周方向に狭い範囲ごと部分的に加温することによって、覆工コンクリートＣの天端付近に熱が集中してしまうのを抑制し、覆工コンクリートＣ全体の温度のばらつきを少なくして、ほぼ均一にコンクリート強度を高めることができる。
【００６０】
また、切換装置１５ｂは、全てのヒータ部材２６に対して同時に通電を行うのではなく、各ヒータ部材２６に対して順番に切り換えて通電を行うので、ピーク電流を低下させることができるとともに電力消費量を少なくすることができる。したがって、電源装置１５ａの小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００６１】
なお、養生装置１０における加温装置１４についても、１サイクルにおける各加温エリアＡ１〜Ａ４のヒータ部材２６に対する通電時間は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、覆工コンクリートＣの内周面の温度又は内部の温度をリアルタイムに検出し、検出温度に基づいて覆工コンクリートＣの温度が所定の設定温度となるように、各加温エリアＡ１〜Ａ４におけるヒータ部材２６への通電時間をフィードバック制御してもよい。また、各加温エリアＡ１〜Ａ４のヒータ部材２６に対して通電する順番についても、適宜変更することができる。また、各加温エリアＡ１〜Ａ４における熱媒体の供給時間（加温時間）を一部重複させたり、各加温エリアＡ１〜Ａ４における熱媒体の供給切換の間や各サイクルの間に、全ての加温エリアＡ１〜Ａ４におけるヒータ部材２６を停止する時間を設けたりしてもよい。また、加温エリアＡ１〜Ａ４は、スライドセントル１における加温エリアＡ１〜Ａ４と必ずしも同じでなくてもよく、これよりも狭い範囲又は広い範囲で分割した加温エリアで覆工コンクリートＣを加温してもよい。
【００６２】
〔覆工コンクリートの打設作業及び養生作業について〕
次に、上記覆工コンクリート構築システムを用いた、覆工コンクリートＣの構築作業について説明する。
【００６３】
図１１は、覆工コンクリートＣを構築する際の打設作業及び養生作業の手順を示す図である。なお、図１１において符号１０Ａは、スライドセントル１の次に搬入される第１養生装置であり、符号１０Ｂは、第１養生装置１０Ａの次に搬入される第２養生装置である。
覆工コンクリートＣを構築するには、まず、図１１（ａ）に示されるように、スライドセントル１をレールＲに沿って走行させて、一次覆工が完了した所定区間（スパンＳ１）にスライドセントル１をセットし、このスパンＳ１に対して覆工コンクリートＣの打設を行う。
【００６４】
覆工コンクリートＣの打設作業は、具体的には、スライドセントル１をスパンＳ１に設置した後、型枠３を所定高さ及び幅方向位置に調整した後、型枠３の外周側の打設空間Ｄに生コンクリートを流し込むことによって行われる。
打設空間Ｄに生コンクリートが十分に充填されて覆工コンクリートＣの打設が完了すると、スライドセントル１をそのままの状態にして所定時間が経過するのを待つことで覆工コンクリートＣを硬化させる。なお、この所定時間は、生コンクリートの硬化の度合や、後述する養生作業等の後工程の関係等に基づいて、約１６〜２０時間に設定される。
【００６５】
所定時間が経過すると、型枠３を降下させて覆工コンクリートＣから脱型する。
本実施形態のスライドセントル１では、覆工コンクリートＣの打設完了から脱型するまでの所定時間の間、加温装置７によって覆工コンクリートＣを加温することによって所定の保持温度で保持する。この保持温度は、例えば、３０〜４０度に設定される。
【００６６】
スパンＳ１における覆工コンクリートＣの初期養生が終わってスライドセントル１を脱型すると、切羽側に隣接する次のスパンＳ２にスライドセントル１を移動させ、スパンＳ１の場合と同様に、スパンＳ２において覆工コンクリートＣの打設作業を行う。
【００６７】
図１１（ｂ）に示されるように、スライドセントル１がスパンＳ２に移動するのに続いて、第１養生装置１０ＡをスパンＳ１に配置し、スライドセントル１がスパンＳ２で打設及び養生作業を行う間に、第１養生装置１０Ａを用いてスパンＳ１の覆工コンクリートＣに対する養生を行う。
具体的には、第１養生装置１０Ａのジャッキ機構５７を収縮させて被覆構造体１２を下降させた状態で、第１養生装置１０ＡをスパンＳ１に搬入し、その後、ジャッキ機構５７を伸長させて被覆構造体１２を上昇させることにより、その外周面に設けられた保湿養生層１３を覆工コンクリートＣの内周面に接触させる。
【００６８】
保湿養生層１３を覆工コンクリートＣの内周面に接触させると、保湿マット２２に給水されている水分によって覆工コンクリートＣが湿潤状態に保持される。
この際、保湿養生層１３の内側層２１が、覆工コンクリートＣの内周面の形状に応じて弾性変形することにより、保湿マット２２全体を覆工コンクリートＣの内周面に接触させることができ、覆工コンクリートＣの全体を確実に湿潤状態に保持することができる。また、内側層２１が弾性変形することで覆工コンクリートＣの内周面を痛めることもない。
【００６９】
以上のようにして、第１養生装置１０ＡによりスパンＳ１の覆工コンクリートＣが湿潤状態に保持された状態で養生される。
また、第１養生装置１０Ａでは、被覆構造体１２に設けたヒータ部材２６（加温装置１４）によって覆工コンクリートＣを加温する。これにより、スライドセントル１において打設完了から脱型までの間の覆工コンクリートＣの温度と同一又は高い設定温度（例えば、３０〜４０度）で養生が行われ、覆工コンクリートＣの硬化が促進される。
【００７０】
覆工コンクリートＣの打設から脱型を終えるのに要する期間は、保湿養生に要する期間よりも短く、図１１（ｂ）において、スパンＳ２の覆工コンクリートＣの打設及び脱型が終了した時点でスパンＳ１の保湿養生は未だ終了していない。そこで、本実施形態では、第１養生装置１０Ａの後方にさらに第２養生装置１０Ｂを配備して、保湿養生を行うスパン長を延長し、スライドセントル１の打設及び脱型作業をスパンごとに順次進めつつ、保湿養生に必要な期間を確保している。
【００７１】
すなわち、図１１（ｂ）において、スパンＳ２の覆工コンクリートＣの脱及び初期養生を終えて、スライドセントル１を次のスパンＳ３に移動する場合には、図１１（ｃ）に示されるように、第１養生装置１０Ａもスライドセントル１に随伴してスパンＳ２に移動させる。
そして、第１養生装置１０Ａの後方（スパンＳ１）に対する養生を第１養生装置１０Ａに引き続いて連続して行う。
【００７２】
もっとも、第２養生装置１０Ｂをセットする段階では、スパンＳ１の材齢が少なくとも３２時間経過しているので、コンクリート強度が十分である場合が多いので、第２養生装置１０Ｂによる揺動では、ヒータ部材２６の設定温度を第１養生装置１０Ａの場合よりも下げるか（例えば２０〜３０度）、或いは、ヒータ部材２６による加温を行わずに、加湿のみを行うことにしてもよい。
【００７３】
次に、スパンＳ３の覆工コンクリートＣの打設及び初期養生を終えて、スライドセントル１を次のスパンＳ４に移動する場合には、図１１（ｄ）に示されるように、第１養生装置１０Ａ及び第２養生装置１０Ｂもスライドセントル１に随伴してそれぞれ次のスパンＳ３，Ｓ２に移動させる。
以後、スライドセントル１が覆工コンクリートＣの打設及び初期養生を終えて次にスパンに移動するごとに、各養生装置１０Ａ，１０Ｂがそれに引き続いて次のスパンに移動し、養生装置１０Ａ，１０Ｂによる養生作業が継続して行われる。
【００７４】
上記のように構成された覆工コンクリートＣの構築システムによれば、第１，第２養生装置１０Ａ，１０Ｂがスライドセントル１によって打設された覆工コンクリートＣの内周面を、保湿養生層１３を備えた被覆構造体１２の外周面で被覆するので、充分な湿度を保って養生することができる。
また、上記構築システムでは、スライドセントル１の加温装置７によって、打設完了から脱型するまでの間の覆工コンクリートＣ全体の温度のばらつきを少なくし、ほぼ均一にコンクリート強度を高めることができるので、その後の第１養生装置１０Ａによる養生工程でヒータ部材２６の出力温度に複雑な制御が必要となることもなく、引き続き覆工コンクリートＣの硬化を促進し、コンクリート強度を高めることができる。
また、ヒータ部材２６による加温によっても、覆工コンクリートＣ全体の温度のばらつきを少なくすることができるので、より均一に覆工コンクリートＣのコンクリート強度を高めることができる。
【００７５】
〔第２の実施形態〕
図１２は、本発明の第２の実施形態におけるスライドセントルの加温装置を概略的に示す正面説明図、図１３は、加温手段を拡大して示す正面断面図である。
本実施形態の加温装置７における加温手段７３は、通電されることによって発熱するシート状の面状発熱体（加温部材）７３ａを備えている。この面状発熱体７３ａは、図１３に示されるように、補強部材３ｇによって形成された筒状空間３ｈ内において、一側面が型枠パネル３ｆの内面に接するように設けられている。この面状発熱体７３ａは、筒状空間３ｈ全体にわたるトンネル延長方向の長さを有している。また、加温手段７３は、蓄熱部材７３ｂと断熱材７３ｃとを備えている。蓄熱部材７３ｂは、熱伝導率の高いアルミ等の金属材料からなり、面状発熱体７３ａの他側面に重ねられ、面状発熱体７３ａが発生した熱を蓄える機能を有している。また、蓄熱部材７３ｂと仕切り板７３ｄとの間には、第１実施形態と略同様の断熱材７３ｃが設けられている。この断熱材７３ｃは、面状発熱体７３ａによって発生した熱及び蓄熱部材７３ｂによって蓄えられた熱が、筒状空間３ｈの外側へ逃げてしまうのを防止している。
【００７６】
また、図１２に示されるように、本実施形態の加温装置７においても、覆工コンクリートＣの周方向に４つの加温エリアＡ１〜Ａ４が分割して設定されており、各加温エリアＡ１〜Ａ４に配置された面状発熱体７３ａは、制御手段７４によって切り換えて通電される。制御手段７４は、電源装置７４ａと、この電源装置７４ａによる電力を各加温エリアＡ１〜Ａ４の面状発熱体７３ａに切り換えて供給する切換装置７４ｂとを備えている。そして、切換装置７４ｂが各加温エリアＡ１〜Ａ４の面状発熱体７３ａに対して所定のサイクルで順次切り換えて通電し、覆工コンクリートＣを加温エリアＡ１〜Ａ４ごとに加温することによって、覆工コンクリートＣ全体の温度のばらつきを少なくし、コンクリート強度をほぼ均一に高めることができる。
【００７７】
また、加温手段７３には蓄熱部材７３ｂが設けられ、面状発熱体７３ａの熱が蓄熱部材７３ｂによって蓄えられるようになっているので、面状発熱体７３ａへの通電が停止されている加温エリアＡ１〜Ａ４においては、蓄熱部材７３ｂによって蓄えられた熱によって覆工コンクリートＣの温度低下が抑制されるようになっている。そのため、覆工コンクリートＣの温度のばらつきをより小さくすることができる。
【００７８】
図１４は、本発明の第２の実施形態における加温装置によって覆工コンクリートＣを加温した場合の経過時間と覆工コンクリートの内部温度との関係を示すグラフである。一方、図１６は、従来の加温装置（図１５参照）によって覆工コンクリートＣを加温した場合の経過時間と覆工コンクリートの内部温度との関係を示すグラフである。なお、図１４及び図１６に示すグラフにおいては、覆工コンクリートＣの天端付近、ＳＬ（スプリングライン）付近、及び両者の間の肩部付近を温度測定点としている。
【００７９】
図１５に示されるように、従来の加温装置においては、複数の加温部１０７ｂが同時に型枠１０３及び型枠１０３の内周側空間を加温しているため、天端付近の覆工コンクリートＣ内部の温度が極めて高くなり、覆工コンクリートＣの下部側であるＳＬ付近の温度との温度差が非常に大きくなっている。そのため、覆工コンクリートＣの天端付近とＳＬ付近とでは硬化の速度が異なり、コンクリート強度のばらつきが大きくなるおそれがある。
【００８０】
これに対して、図１４に示される本発明の実施形態の場合、天端付近の覆工コンクリートＣの内部温度が最も高くなるものの、ＳＬ付近における温度との差は小さくなっている。したがって、複数の加温エリアＡ１〜Ａ４を覆工コンクリートＣの周方向に分割して設定するとともに、各加温エリアの加温手段を所定のサイクルで順次切り替えて作動させることが、覆工コンクリートＣのコンクリート強度をほぼ均一に高めるうえで有効であることがわかる。
【００８１】
本発明は、上記各実施形態に限定されることものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することができる。
例えば、覆工コンクリートＣの周方向における複数の加温エリアＡ１〜Ａ４の数は、４つに限定されるものではなく、適宜変更することができる。
また、第１の実施形態においては、隣接する２つの補強部材３ｇ内に挿入された２本の流動管によって熱媒体の往路と復路とが形成されていたが、１つの補強部材３ｇ内に往路と復路との両方を形成する折り返し形状の流動管を挿入してもよい。また、本発明の構築システムにおける養生装置１０は、覆工コンクリートＣの全体を同時に加温するものであってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１        ：スライドセントル
３ｇ      ：補強部材
３ｈ      ：筒状空間
７        ：加温装置
１０      ：養生装置
１３      ：保湿養生層
１４      ：加温装置
１５      ：制御手段
１５ａ    ：電源装置
１５ｂ    ：切換装置
２６      ：ヒータ部材（加温部材）
７１      ：加温手段
７１ａ    ：流動管
７２      ：制御手段
７２ｂ    ：加熱装置
７２ｃ    ：切換装置
７３      ：加温手段
７３ａ    ：面状発熱体
７３ｂ    ：蓄熱部材
７４      ：制御手段
７４ｂ    ：切換装置
Ａ１〜Ａ４：加温エリア
Ｃ        ：覆工コンクリート
Ｔ        ：トンネル
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１４】
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【図１６】
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