(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状に形成され水平方向に延在配置されたエレメントの内部にコンクリートを充填するための方法であって、
前記エレメントの一端を閉塞しておくとともに、他端から流動性を有するコンクリートを該エレメント内に流入させ、
前記コンクリートが前記エレメントの一端にまで到達したら、前記閉塞された一端の下部を開放して該コンクリートを流出させ、
該流出するコンクリートの性質が所定の条件を満たしたら、前記一端の開放された下部を閉塞するとともに、該一端の上部を開放して前記コンクリートを流出させ、
該流出するコンクリートのコンクリートの性能が所定の条件を満たした後に、前記一端の開放された上部を閉塞することを特徴とする管状エレメント内のコンクリート充填方法。
【請求項２】
請求項１記載の管状エレメント内のコンクリート充填方法であって、
前記コンクリートとして高流動コンクリートを用いることを特徴とする管状エレメント内のコンクリート充填方法。
【請求項３】
管状に形成され水平方向に延在配置されたエレメントの内部にコンクリートを充填する際に、前記エレメントの端部を閉塞するために用いられる閉塞器具であって、
その輪郭形状が前記エレメント端部の輪郭形状と一致するように形成された閉塞板を備えてなり、
該閉塞板は、閉塞板本体と、該閉塞板本体の上下に位置して該閉塞板本体と連続する構成とされた上部閉塞板および下部閉塞板とに分割されるとともに、前記エレメント端部側に対して着脱自在な構成とされ、
該閉塞板本体には、上下方向に突出する案内部材が固定され、
前記上部閉塞板および下部閉塞板は、該案内部材に沿って移動自在な構成とされていることを特徴とするエレメント端部閉塞器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管状に形成され水平方向に延在配置されたエレメントの内部にコンクリートを充填するための管状エレメント内のコンクリート充填方法およびその際に用いるエレメント端部閉塞器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、道路、鉄道軌道等の活荷重が作用する場所の下方や、土被り厚を十分に確保することができない部分等を、開削工法を用いずに安全に掘削することのできる各種工法が近年実現している。
【０００３】
このような工法における代表的なものとしては、地盤における掘削対象部分を一度に掘削せずに、小断面の鋼製エレメントごとに掘削し、これら鋼製エレメントを地盤中に連設して、掘削対象部分の輪郭線を囲むように設け、しかる後に、これらエレメントに囲まれた部分を掘削するものが挙げられる。以下に、その概要を示す。
【０００４】
図５は、鉄道軌道１の下方の地盤Ｇを掘削する場合の例を示したものであり、図中、符号２は、地盤Ｇ中において鉄道軌道１の両側方に設けられた作業用の溝を、３は、溝２の内部に配置された架台を、４は、架台３上において支持された掘進機を示している。
【０００５】
掘進機４からは、地盤Ｇ内部に向けて鋼製エレメント６が水平方向に延出する構成となっている。この鋼製エレメント６は、長尺管状に形成されたものであり、その内部には、掘進機４から延出するスクリューコンベア８と、スクリューコンベア８の先端に位置して地盤Ｇに到達するように設けられたカッターヘッド９とが配置されている。
【０００６】
地盤Ｇを掘削する際には、カッターヘッド９によって地盤Ｇを掘削していくとともに、スクリューコンベア８によって掘削した土砂を排出する。また、カッターヘッド９による地盤Ｇの掘削と同時に、掘進機４の後方に設けられたジャッキ１０によって、掘進機４を介して鋼製エレメント６を前方に押し出していく。これにより、鋼製エレメント６を地盤Ｇ中に嵌入して、鉄道軌道１を隔てて位置する溝２にまで到達させる。
【０００７】
さらに、上述のようにして設けられた鋼製エレメント６に隣接させて新たに別の鋼製エレメント６を地盤Ｇ中に嵌入させ、これにより、地盤Ｇ中に、鋼製エレメント６，６，…からなる構造体を形成していく。この際、鋼製エレメント６として、例えば、図６に示すように、隣接する鋼製エレメント６に設けられたフック１２と係合するガイド１３を有するものを用いるようにすれば、鋼製エレメント６同士間の相対位置の精度を確保することができる。
【０００８】
このようにして、地盤Ｇ中の掘削対象部分を囲むように鋼製エレメント６，６，…からなる構造体を形成するとともに、これら鋼製エレメント６の内部にコンクリートを充填して、各エレメントの強度を確保する。さらに、これら鋼製エレメント６，６，…によって形成された構造体の内部を掘削することによって、溝２，２間を貫通する掘削坑を形成する。
【０００９】
この場合、鋼製エレメント６内にコンクリートを充填するにあたっては、通常、図７に示すように、地盤Ｇの表面から鋼製エレメント６の内部に通じるコンクリート打設孔１５を複数設けておき、鋼製エレメント６の端部６Ａおよびこれらコンクリート打設孔１５から鋼製エレメント６の内部にコンクリートを打設する等の方法が採用されている。
【００１０】
しかしながら、通行車両等の問題により地盤Ｇ上においてコンクリートの打設作業を行うことが困難なことがあること、および、コンクリート打設孔１５を設けることによりコストや労務の上で問題が生じること等の理由により、最近では、高い流動性を有し、これにより、閉鎖空間内に打設した場合に自己充填性を発揮することが可能であるような高流動コンクリートを適用することが検討されている。
【００１１】
このように高流動コンクリートを用いる場合には、高流動コンクリートの流動距離が10ｍを越えると、材料分離を生じることが懸念されるが、フレッシュコンクリートの性能をある一定の範囲とすれば、流動距離が40ｍ程度の長距離流動においても、粗骨材の有害な分離を抑制できることが知られている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように、一定の範囲にまで性能を高めた高流動コンクリートを用いた場合においても、エレメントの先端近傍においては、粗骨材の分離が発生することが研究の結果明らかとなっている。このことを示すのが、図８のグラフである。このグラフは、延長約40ｍの鋼製エレメント内にその端部側から高流動コンクリートを打設した場合におけるコンクリートの流動距離と粗骨材面積率との関係の測定結果を示したものである。また、図中、「上側」および「下側」として示したものは、測定対象のコンクリートが各断面の上部および下部のいずれにおいて得られたものであるかを表している。
【００１３】
この測定結果によれば、エレメントの先端近傍においては、材料分離に起因する粗骨材面積率の低下が見られており、このことから、エレメントの先端近傍におけるコンクリートの品質低下に対して、何らかの対策を講ずる必要があった。
【００１４】
このような事情に鑑み、本発明においては、管状エレメント内にコンクリートを充填するにあたって、エレメントの先端近傍におけるコンクリートの品質低下が生じないようなコンクリートの充填方法およびそれに用いるエレメント端部の閉塞器具を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の管状エレメント内のコンクリート充填方法は、管状に形成され水平方向に延在配置されたエレメントの内部にコンクリートを充填するための方法であって、
前記エレメントの一端を閉塞しておくとともに、他端から流動性を有するコンクリートを該エレメント内に流入させ、
前記コンクリートが前記エレメントの一端にまで到達したら、前記閉塞された一端の下部を開放して該コンクリートを流出させ、
該流出するコンクリートの性質が所定の条件を満たしたら、前記一端の開放された下部を閉塞するとともに、該一端の上部を開放して前記コンクリートを流出させ、
該流出するコンクリートのコンクリートの性能が所定の条件を満たした後に、前記一端の開放された上部を閉塞することを特徴としている。
【００１６】
上記のような構成とされるため、このコンクリートの充填方法によれば、コンクリートのうち流動性を有する粗骨材以外の成分が、粗骨材と分離して粗骨材に先行してエレメントの一端に到達したとしても、これをエレメントの端部から流出させることができる。また、コンクリートの粗骨材以外の成分が分離して上方に集まった場合にも、これをエレメントの端部から流出させることができる。
【００１７】
請求項２記載の管状エレメント内のコンクリート充填方法は、請求項１記載の管状エレメント内のコンクリート充填方法であって、
前記コンクリートとして高流動コンクリートを用いることを特徴としている。
【００１８】
このような構成とされるため、このコンクリートの充填方法によれば、管状エレメントの長さ寸法が大であるような場合においても対応が可能である。
【００１９】
請求項３記載のエレメント端部の閉塞器具は、管状に形成され水平方向に延在配置されたエレメントの内部にコンクリートを充填する際に、前記エレメントの端部を閉塞するために用いられる閉塞器具であって、
その輪郭形状が前記エレメント端部の輪郭形状と一致するように形成された閉塞板を備えてなり、
該閉塞板は、閉塞板本体と、該閉塞板本体の上下に位置して該閉塞板本体と連続する構成とされた上部閉塞板および下部閉塞板とに分割されるとともに、前記エレメント端部側に対して着脱自在な構成とされ、
該閉塞板本体には、上下方向に突出する案内部材が固定され、
前記上部閉塞板および下部閉塞板は、該案内部材に沿って移動自在な構成とされていることを特徴としている。
【００２０】
上記のような構成とされるため、この閉塞器具においては、上部及び下部閉塞板を移動させることによって、エレメント端部を開放して、その下部および上部からエレメント内部に充填されたコンクリートを流出させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
この実施の形態は、上述した従来の技術と同様に、鉄道軌道の下方を掘削する場合のものであり、その掘削方法およびそれに用いる構成の主要部は、上述の従来の技術と同様である。したがって、ここでは、主に、上述した従来の技術と異なる構成についてを中心に説明を行い、また、上述の従来の技術と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【００２２】
図１は、上述した従来の技術と同様の手法により、鉄道軌道１の下方を掘削する場合において、鋼製エレメント６の一端６ａに対して閉塞器具２１を設けた際の状況を示すものである。
【００２３】
ここに、鋼製エレメント６の一端６ａは、図５に示した手法を用いて、掘進機４（図５参照）が配置された溝２（図５参照）側から地盤Ｇを掘進することによって、鉄道軌道１（図５参照）を隔てて反対側の溝２（図５参照）にまで到達させられたものとし、なおかつ、地盤Ｇ（図５参照）から突出状態に配置されているものとする。
【００２４】
図中に示すように、閉塞器具２１は、閉塞板本体２３およびその上下に配置された上部閉塞板２４、下部閉塞板２５からなる閉塞板２６を備えた構成とされている。
閉塞板本体２３の四隅には、上下方向に突出するようにアングルからなる固定部材２８，…が設けられており、これら固定部材２８，…に沿って、同様にアングルにより構成された案内部材２９，…が配置されている。
【００２５】
図２は、これら固定部材２８、案内部材２９および上部閉塞板２４の近傍を、鋼製エレメント６における仮想断面から一端６ａ側に向かって（図１中Ｐ方向に向かって）見た際の状況を示す図である。
図中に示すように、固定部材２８は、鋼製エレメント６に対してボルト３０，…により固定されている。また、案内部材２９は、固定部材２８に対して回転軸３１を介して連結された構成とされている。
【００２６】
回転軸３１は、案内部材２９に挿通されて、回転可能な構成とされており、なおかつ、案内部材２９と固定部材２８との間に位置する部分には、ピニオンギア３２が設けられた構成とされている。このピニオンギア３２は、上部閉塞板２４に設けられたラックギア３３と係合する構成とされている。
【００２７】
さらに、回転軸３１の先端部３１ａにはハンドル３５が設けられており、ハンドル３５を回転させることにより、回転軸３１を回転させ、さらに、ピニオンギア３２およびラックギア３３を介して、上部閉塞板２４を案内部材２９に沿って上下方向に移動させることが可能となっている。この場合、上部閉塞板２４は、下方に移動させた場合には、閉塞板本体２３と一体となって、図１に示したように鋼製エレメント６の一端６ａを閉塞することとなり、また、上方に移動させた場合には、鋼製エレメント６の一端６ａの上部側を開放して、ここに、上方開口部６ｂを形成する構成となっている（図１参照）。
【００２８】
また、下部閉塞板２５についても、上部閉塞板２４と同様の機構により、上下方向に移動可能な構成が採用されており、図１中には、下部閉塞板２５を案内部材２９に沿って上方に移動させることによって、鋼製エレメントの一端６ａの下部側を開放し、ここに下方開口部６ｃを形成した場合の状況が示されている。また、この下部閉塞板２５を案内部材２９に沿って下方に移動させることによって、下部閉塞板２５を閉塞板本体２３の下方に位置させて、下方開口部６ｃを閉塞することができるようになっている。
【００２９】
また、上部閉塞板２４および下部閉塞板２５を、上方および下方開口部６ｂ，６ｃを閉塞するように位置させた場合、これら上部および下部閉塞板２４，２５は、閉塞板本体２３と一体となって、鋼製エレメント６の一端６ａの輪郭形状と略同一形状の閉塞板２６として、一端６ａを閉塞するように機能することとなる。
【００３０】
次に、この閉塞器具２１を用いた場合の、鋼製エレメント６内へのコンクリート充填方法についてを説明する。
図５に示したような方法で鉄道軌道１の下方の地盤Ｇを掘進することにより、鋼製エレメント６の一端６ａが、掘進機４の配置された溝２と鉄道軌道１を隔てて反対側の溝２にまで到達したら、この一端６ａに対して閉塞器具２１をボルト３０，…等により固定し、さらに、上部閉塞板２４が上方開口部６ｂを閉塞するように、下部閉塞板２５は下方開口部６ｃを開放するように、ハンドル３５，…を操作しておく。
【００３１】
続いて、鋼製エレメント６の一端６ａと反対側の図示しない一端から、高流動コンクリートを鋼製エレメント６の内部に対して流入させる。
この場合、コンクリートとして高流動コンクリートを用いることとし、これを鋼製エレメント６の一端６ａとは反対側の図示しない他端側から鋼製エレメント６内に流入させていくこととする。
【００３２】
このようにして鋼製エレメント６内に流入させられた高流動コンクリートが、鋼製エレメント６の一端６ａ側にまで到達すると、下方開口部６ｃから高流動コンクリートが流出することとなるが、高流動コンクリートのうち、粗骨材以外の流動性の高いモルタル分は、粗骨材よりも先行して一端６ａに到達すると考えられるため、モルタル分が多くなっている流動の先端部分を、まず下方開口部６ｃを通じて排出する。さらに、この際、排出した高流動コンクリートの空気量および単位容積質量を現場において測定することにより、以下の式（１）により、コンクリート中の単位粗骨材量を調べておく。
【００３３】
【数１】
0003648673.tif 000002
ここに、  ρ ：コンクリートの単位容積質量の測定値（kg/m3）
Ｖa：コンクリート１m3あたりの空気量の容積の測定値（l/m3）
Ｗ,Ｃ,Ｓ：示方配合における水，セメント，細骨材の各単位量（kg/m3）
ＶW,ＶC,ＶS：示方配合における水，セメント，細骨材の容積（l/m3）
ρG：細骨材の密度（kg/m3）
【００３４】
このようにして、排出される高流動コンクリートの性質を監視しながら、下方開口部６ｃを通じて高流動コンクリートの排出を続けていくと、高流動コンクリートのうち、粗骨材成分についても流動性の高い部分により輸送されて一端６ａにまで到達し、下方開口部６ｃから排出されることとなる。この場合には、上述の測定による式（１）を用いた算定結果が、あらかじめ設けておいた単位粗骨材量の許容値（例えば示方配合の90％）を上回ったことをもって、高流動コンクリートに材料分離が生じていないと判定し、ハンドル３５を操作して下部閉塞板２５を移動させ、下方開口部６ｃを閉塞する。
【００３５】
図３は、以上のような場合において、排出されたコンクリートの単位粗骨材量の測定値と、コンクリートの排出量との関係の一例をグラフとして示したものである。図中には、コンクリートの排出量が増加していくに従って、コンクリートの単位粗骨材量が増大していく過程が示されている。そして、図中に示したように単位粗骨材量が示方配合の90％以上となった時点で、下方開口部６ｃを閉塞することとする。
【００３６】
さらに、その後、ハンドル３５を操作することによって、今度は、上部閉塞板２４を移動させて上方開口部６ｂを開放し、この上方開口部６ｂから同様に高流動コンクリートを排出させ、さらに、このコンクリートの空気量と単位骨材量とを測定する。これにより、上述の手順と同様にして、排出されるコンクリートの単位粗骨材量を継続的に監視し、この単位粗骨材量があらかじめ定められた許容値を上回ったら、上部閉塞板２４を移動させて上方開口部６ｂを閉塞する。
その後、鋼製エレメント６の天端６ｄ（図１参照）に設けたパイプ３７，…（図１参照）から高流動コンクリートが吹き出すことを確認することによって、鋼製エレメント６内におけるコンクリートの充填作業が完了する。
【００３７】
上述の鋼製エレメント６内に対するコンクリートの充填方法においては、コンクリートのうち流動性を有するモルタル分が、粗骨材と分離して粗骨材に先行して一端６ａに到達したとしても、これを下方開口部６ｃからから流出させることができる。したがって、このことをコンクリートの単位粗骨材量が所定量になるまで継続することによって、鋼製エレメント６内の一端６ａの下部に流動成分（モルタル分）が集中してコンクリートの品質の低下が生じるのを防ぐことができる。また、モルタル分が粗骨材と分離して上方に集まったとしても、これを、上方開口部６ｂから流出させることができ、このことをコンクリートの単位粗骨材量が所定量となるまで継続することにより、鋼製エレメント６の一端の上部におけるコンクリートの品質低下を防ぐことができる。以上により、従来とは異なり、鋼製エレメント６の一端６ａにおいて、粗骨材の有害な分離を抑制してコンクリートの品質を完全なものとすることができる。
【００３８】
その効果を示すのが、図４に示すグラフである。
図４は、上述のコンクリートの充填方法を用いて鋼製エレメント６内に対してコンクリートの充填を行った場合の例であり、横軸がコンクリートの流動距離を、縦軸がコンクリートの粗骨材面積率を表している。この図によれば、鋼製エレメント６の先端の上側および下側の双方において、図８に示した従来のものと比較して、コンクリートの材料分離が抑制されていることが理解できる。
【００３９】
以上のように、この鋼製エレメント内に対するコンクリートの充填方法においては、流出したコンクリートの性質を測定して、コンクリートの品質が所定の許容値をクリアした場合に鋼製エレメント６の一端６ａを閉塞するようにしたため、一端６ａ近傍におけるコンクリートの品質を高精度に決定することができ、なおかつ、許容値以上の品質を持ったコンクリートが排出されることを防いで、排出されるコンクリートに無駄が生じないようにすることができる。
【００４０】
さらに、上述の鋼製エレメント内に対するコンクリートの充填方法においては、コンクリートとして高流動コンクリートを用いるようにしたため、鋼製エレメント６が長尺に渡る場合においても、その図示しない他端側のみからコンクリートを流入させて、鋼製エレメント６の一端６ａまでの全ての位置に対してコンクリートを充填させることができる。したがって、通常のコンクリートを鋼製エレメント６内に打設した場合に比較して、鋼製エレメント６の中途にコンクリート打設孔を設ける必要が無く、コストおよび労務の低減化を図ることができる。
【００４１】
さらに、上述の閉塞器具２１においては、上部閉塞板及び下部閉塞板２４，２５を移動させることによって、鋼製エレメント６の一端６ａを開放して、その上部および下部から鋼製エレメント６内部に流入させられたコンクリートを流出させることができる。このため、モルタル分の多くなっているコンクリートの流動先端部分や、粗骨材と分離して上方に集まったモルタル分を良好に一端６ａから排出させることができ、鋼製エレメント６の一端６ａの近傍のコンクリートの品質を良好なものとすることができる。また、閉塞器具２１は、鋼製エレメント６に対してボルト３０，…により固定されており、鋼製エレメント６に対して着脱自在な構成となっているために、使用後別のエレメントに転用することが可能であり、コスト的に優れている。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る管状エレメント内のコンクリート充填方法においては、コンクリートのうち流動性を有するモルタル分が、粗骨材と分離して粗骨材に先行してエレメントの一端に到達した場合に、これをその一端の下部から流出させることができ、また、モルタル分が粗骨材と分離して上方に集まった場合には、これをエレメントの一端の上部から流出させることができる。したがって、従来と異なり、エレメントの一端において、粗骨材の有害な分離が発生することを防いで、その近傍のコンクリートの品質を良好に保つことができる。  また、流出したコンクリートの性質を測定して、コンクリートの品質が所定の許容値をクリアする場合にエレメントの端部を閉塞するようにしたため、エレメント端部におけるコンクリートの品質を高精度に決定することができるとともに、許容値以上の品質を持ったコンクリートが排出されることを防いで、排出されるコンクリートに無駄が生じることを防ぐことができる。
【００４３】
請求項２に係る管状エレメント内のコンクリート充填方法においては、コンクリートとして高流動コンクリートを用いるようにしたため、エレメントが長尺に渡る場合においても、その他端側のみからコンクリートを流入させることによって、エレメントの一端から他端までのコンクリートの充填作業を良好に行うことが可能であり、施工性に優れている。また、通常のコンクリートを用いた場合と比較した場合、エレメントの中途にコンクリート打設孔を設ける必要が無いため、コストおよび労務の低減化を図ることができる。
【００４４】
請求項３に係るエレメント端部閉塞器具においては、上部閉塞板および下部閉塞板を案内部材に沿って移動させることによって、エレメントの一端を開放して、その上部および下部からエレメントに充填させられたコンクリートを流出させることができる。このため、モルタル分の多くなっているコンクリートの流動先端部分や、粗骨材と分離して上方に集まったモルタル分を良好に排出することができ、エレメントの端部近傍のコンクリートの品質を良好に保つことができる。また、このエレメント端部閉塞器具は、エレメントに対して着脱自在に形成されるために、使用後、他のエレメントに転用することが可能であり、コスト的に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を模式的に示す図であって、閉塞器具が設けられた鋼製エレメントの一端を示す斜視図である。
【図２】  図１に示した閉塞器具の一部を、鋼製エレメントの仮想断面から見た際の状況を示す立断面図である。
【図３】  本発明の管状エレメント内のコンクリート充填方法において、鋼製エレメントの一端から排出されるコンクリートの単位粗骨材量とコンクリートの排出量との関係の一例を示したグラフである。
【図４】  本発明の管状エレメント内のコンクリート充填方法を適用することによって、鋼製エレメント内に充填されたコンクリートの流動距離と粗骨材面積率との関係を示すグラフである。
【図５】  本発明の従来の技術を示す図であって、鉄道軌道下方の地盤を掘削して鋼製エレメントを当該地盤内に嵌入する際に用いられる工法を概略的に示した立断面図である。
【図６】  図５に示した工法において用いられる鋼製エレメントの立断面図である。
【図７】  図５に示した工法によって地盤中に鋼製エレメントを嵌入した後に、当該鋼製エレメントにコンクリートを打設するためにコンクリート打設孔を設けた際の状況を示す立断面図である。
【図８】  図５に示した工法によって地盤中に嵌入された鋼製エレメントの内部に対して、鋼製エレメントの一端側から高流動コンクリートを流入させた場合におけるコンクリートの流動距離と粗骨材面積率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
６  鋼製エレメント
６ａ  一端
６ｂ  上方開口部
６ｃ  下方開口部
２１  閉塞器具
２３  閉塞板本体
２４  上部閉塞板
２５  下部閉塞板
２６  閉塞板
２９  案内部材
【図１】
0003648673.tif 000003
【図２】
0003648673.tif 000004
【図３】
0003648673.tif 000005
【図４】
0003648673.tif 000006
【図５】
0003648673.tif 000007
【図６】
0003648673.tif 000008
【図７】
0003648673.tif 000009
【図８】
0003648673.tif 000010