(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の振動数で振動する振動体を有する、コンクリート締固め用バイブレータであって、
前記振動体を内包する棒状の本体部と、
前記本体部の中心から径方向に放射状に突出し、コンクリート締固め時、前記本体部の型枠内での移動を抑制する突出部と、を備え、
前記突出部は、前記本体部を軸として回動自在に設けられている、コンクリート締固め用バイブレータ。
【請求項２】
前記突出部は、前記本体部の中心から径方向に放射状に延びる複数の棒状のアーム部を有する、請求項１に記載のコンクリート締固め用バイブレータ。
【請求項３】
前記突出部は、前記本体部の下部と、該下部よりも上方の所定位置との少なくとも２カ所に設けられている、請求項１又は２に記載のコンクリート締固め用バイブレータ。
【請求項４】
前記突出部は、径方向の端部に、型枠と接触した際に衝撃を緩和する緩衝部を有する、請求項１から３の何れか１項に記載のコンクリート締固め用バイブレータ。
【請求項５】
前記本体部に対して取り外し自在に接続され、コンクリート締固め時、型枠の長手方向に沿って配置される棒状の継手部と、
前記継手部の先端側に接続され、浮力を有する浮き子部と、
を更に備える、請求項１から４の何れか１項に記載のコンクリート締固め用バイブレータ。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載のコンクリート締固め用バイブレータを用いたコンクリート締固め方法であって、
前記コンクリート締固め用バイブレータを型枠内に配置し、該コンクリート締固め用バイブレータを振動させ、かつ、徐々に巻き上げながら、型枠内に投入されるコンクリートを締固める、コンクリート締固め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート締固め用バイブレータ、及びコンクリート締固め方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトンネル覆工におけるコンクリートの締固め技術として、浮きバイブレータを用いた技術がある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９１８３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存の棒状のバイブレータは、コンクリートの打設時に型枠内で移動してしまい、型枠と接触してしまうことがある。従来の浮きバイブレータは、浮き子を有することで、バイブレータの移動をある程度抑制することができる。但し、コンクリートのスランプによっては、従来の浮きバイブレータであっても、コンクリートの打設時にコンクリートの流動に伴って移動してしまう。そこで、従来、浮きバイブレータに所定のウェイトを取り付けることで浮きバイブレータの移動を抑制していた。例えばコンクリートのスランプが１５ｃｍ以上であれば浮きバイブレータに６．３ｋｇのウェイトを取り付けることで、浮きバイブレータの移動を抑制できる。
【０００５】
一方で、コンクリート構造物では、従来より、ひび割れをより少なくするための技術開発が行われている。トンネルにおいても例外ではなく、覆工コンクリートのひび割れ、特に長期のひび割れをより抑制できる技術の開発が求められている。覆工コンクリートのひび割れ、特に長期のひび割れをより抑制できる技術として、従来よりも単位水量の少ないコンクリートを打設する技術の開発が進められている。従来よりも単位水量の少ないコンクリートとは、換言すると硬いコンクリートであり、例えばスランプ１２±２．５ｃｍのコンクリートである。
【０００６】
このような単位水量の少ないコンクリートの締固めに従来の浮きバイブレータを用いる場合、上述したように、浮きバイブレータの移動を抑制するため、更に重いウェイトを取り付ける必要がある。しかしながら、更に重いウェイトを取り付けると、浮きバイブレータが重くなり、取り扱いが困難になる。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑み、単位水量の少ないコンクリートの締固めに用いることができ、コンクリート打設時における移動を抑制できるバイブレータに関する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記課題を解決するため、振動体を内包する、バイブレータの棒状の本体部に、本体部の中心から径方向に放射状に突出し、コンクリート締固め時、本体部の型枠内での移動を抑制する突出部を設けることとした。
【０００９】
詳細には、本発明は、所定の振動数で振動する振動体を有する、コンクリート締固め用バイブレータであって、前記振動体を内包する棒状の本体部と、前記本体部の中心から径
方向に放射状に突出し、コンクリート締固め時、前記本体部の型枠内での移動を抑制する突出部と、を備える。
【００１０】
本発明に係るコンクリート締固め用バイブレータでは、本体部に放射状に突出した突出部が設けられることで、本体部の型枠内での移動が抑制される。例えば、型枠の幅方向では、突出部が幅方向に設けられた型枠の内面と接するので、本体部の、特に型枠の幅方向への移動が抑制される。また、単位水量の少ないコンクリートを締め固める場合、従来の浮きバイブレータでは、移動を抑制する上では、更なるウェイトの追加が必要であった。これに対し、本発明では、突出部により本体部の移動を抑制できるため、単位水量の少ないコンクリートを締め固める場合でも、従来の浮きバイブレータのようなウェイトを設ける必要はない。そのため、単位水量の少ないコンクリートの締固めも容易に行うことができる。単位水量の少ないコンクリートとは、換言すると硬いコンクリートであり、例えばスランプ１２±２．５ｃｍのコンクリートである。例えば、従来のトンネル覆工の標準工法では、コンクリートのスランプは１５±２．５ｃｍが主流であり、非鋼製繊維入りのコンクリートのスランプは、流動性を考慮して１８±２．５ｃｍが主流である。従って、本発明は、このような従来のトンネル覆工の標準工法に用いられるコンクリートよりも硬いコンクリートを打設する際のバイブレータとして、好適に用いることができる。所定の振動数とは、コンクリートの締固めに必要とされる振動数であり、コンクリートの配合等により適宜設定される。
【００１１】
ここで、前記突出部は、前記本体部の中心から径方向に放射状に延びる複数の棒状のアーム部を有する構成としてもよい。アーム部は、隣接するアーム部同士の間に形成される角度を同じにし、少なくとも３以上とすることが好ましい。これにより、バイブレータが何れの向きであっても、同じように本体部の移動を抑制することができる。なお、アーム部の数が多すぎると、コンクリート締固め用バイブレータを巻き上げる際の抵抗が増すことが懸念される。よって、アーム部の数や形状は、移動を効果的に抑制でき、かつ、コンクリート締固め用バイブレータの巻き上げが可能となるよう設計することが好ましい。
【００１２】
また、前記突出部は、前記本体部の下部と、該下部よりも上方の所定位置との少なくとも２カ所に設けることができる。これにより、突出部を一カ所設ける場合よりも、効果的に移動を抑制することができる。なお、突出部は、本体部に対して取り外し自在に接続することが好ましい。これにより、コンクリート締固め用バイブレータの利便性が向上する。また、既存の棒状のバイブレータを用いることも可能となる。更に、突出部は、本体部を軸として回動自在とすることが好ましい。これにより、突出部が型枠に接触した際の衝撃を緩和することができる。
【００１３】
また、前記突出部は、径方向の端部に、型枠と接触した際に衝撃を緩和する緩衝部を有するようにしてもよい。これにより、突出部が型枠に接触した際の衝撃を緩和することができる。
【００１４】
ここで、本発明に係るコンクリート締固め用バイブレータは、前記本体部に対して取り外し自在に接続され、コンクリート締固め時、型枠の長手方向に沿って配置される棒状の継手部と、前記継手部の先端側に接続され、浮力を有する浮き子部と、を更に備える構成とすることができる。
【００１５】
継手部と、浮き子部とを備えることで、型枠の長手方向への、本体部の移動を抑制することができる。浮き子部は、比重がコンクリートよりも小さければよく、形状は特に限定されない。継手部の長さは、型枠の長手方向の長さ（例えば、本発明に係るコンクリート締固め用バイブレータを挿入する打設孔から型枠の端部までの長さ）に基づいて設計することができる。例えば、コンクリート締固め用バイブレータを打設孔の位置で使用する場
合、継手部の長さは型枠の端部（ラップ側、妻側）から打設孔までの長さにすることが好ましい。そして、継手部を２本用意し、夫々をラップ側と妻側の浮き子部に接続することで、本体部の型枠の長手方向への移動を確実に抑制することができる。
【００１６】
ここで、本発明は、上述したコンクリート締固め用バイブレータを用いたコンクリート締固め方法として特定することもできる。例えば、本発明は、上述したコンクリート締固め用バイブレータを型枠内に配置し、該コンクリート締固め用バイブレータを振動させ、かつ、徐々に巻き上げながら、型枠内に投入されるコンクリートを締固める、コンクリート締固め方法である。
【００１７】
コンクリート締固め用バイブレータの巻き上げは、バイブレータを巻き取る既存のゼンマイ式リールにより省人化を図ってもよく、また、人力により行ってもよい。上述した本発明に係るコンクリート締固め用バイブレータを用いてコンクリートの締固めを行うことで、突出部により本体部の移動を抑制できるため、単位水量の少ないコンクリートを締め固める場合でも、従来の浮きバイブレータのようなウェイトを設けることなく、単位水量の少ないコンクリートの締固めを容易に行うことができる。
【００１８】
上述したコンクリート締固め用バイブレータ及びコンクリート締固め方法は、トンネル覆工の施工、特にトンネルの側壁部、及びアーチ部のコンクリートの締固めに好適に用いることができる。側壁部は、スプリングライン（トンネルの上半のアーチ部分の円弧の中心を含む水平線）よりも下の領域であり、アーチ部は、スプリングラインよりも上の領域である。アーチ部のうち、特に天端付近の領域を天端部（クラウン部ともいう）という。アーチ部の下方には、アーチ部の下部及びアーチ部よりも下方にある例えば側壁部の上部も含まれる。また、天端部の下方には、天端部の下部及び天端部よりも下方にある例えばアーチ部の上部も含まれる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、単位水量の少ないコンクリートの締固めに用いることができ、コンクリート打設時における移動を抑制できるバイブレータに関する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るバイブレータの構成を示す。
【図２】実施形態に係る先端側の接続部の構成を示す。
【図３】実施形態に係る固定部の構成を示す。
【図４】実施形態に係る接続部の構成を示す。
【図５】実施形態に係る突出部の構成を示す。
【図６】実施形態に係る突出部の他の構成（１）示す。
【図７】実施形態に係る突出部の他の構成（２）示す。
【図８】実施形態に係るトンネル覆工の施工断面図を示す。
【図９】実施形態における、配管の配置の平面図を示す。
【図１０】実施形態における、配管の配置の断面図を示す。
【図１１】実施形態における、配管の固定状態の断面図を示す。
【図１２】実施形態における、配管の固定状態の正面図を示す。
【図１３】トンネル覆工の施工フローを示す。
【図１４】実施形態における、側壁部の下方の打設状況の断面図を示す。
【図１５】実施形態における、側壁部の下方の打設状況の正面図を示す。
【図１６】実施形態における、側壁部からアーチ部の下部の打設状況の断面図を示す。
【図１７】実施形態における、アーチ部の下方の打設状況の断面図を示す。
【図１８】実施形態における、天端部の打設状況の平面図を示す。
【図１９】実施形態における、天端部の打設状況の断面図を示す。
【図２０】実施形態における、天端部の検査窓までの打設状況を示す。
【図２１】実施形態における、天端部の検査窓から所定高さまでの打設状況を示す。
【図２２】実施形態における、天端部のバイブレータ挿入孔から棒状のバイブレータを挿入している状況を示す。
【図２３】実施形態における、トンネルの妻部の開口部を示す。
【図２４】実施形態における、天端部の上層の打設状況を示す。
【図２５】引き抜きバイブレータ用の挿入孔の配置断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。但し、以下で説明する実施形態は本発明を実施するための例示であり、本発明は以下で説明する態様に限定されない。また、実施形態では、スランプ１２±２．５ｃｍのコンクリートを用いる場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。
【００２２】
＜コンクリート締固め用バイブレータの構成＞
図１は、実施形態に係るコンクリート締固め用バイブレータ１０１（以下、単にバイブレータという。）の構成を示す。バイブレータ１０１は、キャプタイヤケーブル１０２（以下、単にケーブルという。）、本体部１０３、突出部１０４を備える。図１では、実施形態に係るバイブレータ１０１に対して、更に、継手部１０５、浮き子部１０６が接続されている。但し、バイブレータ１０１は、継手部１０５及び浮き子部１０６を有しない、より簡易な構成としてもよい。また、図１では、突出部１０４が２つ接続されているが、突出部１０４は、何れか一つのみでもよく、また、３つ以上接続するようにしてもよい。
【００２３】
ケーブル１０２は、図示しない電源と接続され、本体部１０３内部に格納される振動体に電力を供給する。また、ケーブル１０２は、ゼンマイ式リール１０７により、巻き取り自在である。
【００２４】
本体部１０３は、全体として棒状であり、ケーブル１０２の先端に接続されている。本体部１０３は、先端側の突出部１０４が接続される、先端側の接続部１０８、先端側の接続部１０８に接続され、振動体（図示せず）を内包する振動部１０９、振動部１０９に接続される、変形自在なホース部１１０、ホース部１１０に接続され、その外径がホース部１１０の外径よりも大きく形成された基端側の接続部１１１と、を含む。基端側の接続部１１１には、基端側の突出部１０４が接続される。
【００２５】
先端側の接続部１０８は、図２に示すように、振動部１０９の先端に接続されたナット１０８１と、このナット１０８１に螺合するボルト１０８２によって構成されている。突出部１０４のリング部１０４１の貫通孔には、ボルト１０８２の軸部が貫通しており、リング部１０４１がナット１０８１及びボルト１０８２とで挟み込まれた状態でボルト１０８２とナット１０８１が螺合している。これにより、本体部１０３の軸方向への、突出部１０４（リング部１０４１）の移動が規制される。リング部１０４１の貫通孔の内径は、ボルト１０８２の軸部の外径よりも僅かに大きく形成されている。そのため、突出部１０４は、本体部１０３の軸を中心として回動自在である。先端側の接続部１０８は、本体部１０３の軸方向への、突出部１０４の移動が規制できる構成であればよい。例えば、先端側の接続部１０８は、単なる円柱状とし、後述する固定部１１２を用いるようにしてもよい。また、先端側の接続部１０８は、例えば、本体部１０３の先端側に突出部１０４のリング部１０４１の貫通孔に貫通する軸部を設け、軸部の先端側に、軸部の軸方向と直交する方向に、軸部を貫通するピンを設けるようにしてもよい。また、先端側の接続部１０８は、本体部１０３の周方向に形成された環状の溝によって構成してもよい。この場合、接
続する突出部１０４は、取り外し自在な突出部１０４とする必要がある。
【００２６】
振動部１０９は、振動体（図示せず）を内包し、ケーブル１０２を介して供給される電力により振動する。ホース部１１０は、振動部１０９よりも軟質の部材によって構成され、また、その外径が振動部１０９の外径よりも小さく形成されており、変形自在である。基端側の接続部１１１は、その外径がホース部１１０の外径よりも大きく形成された円柱部１１１１と、ケーブル１０２に向けてその径が徐々に小さくなるテーパ部１１１２を有している。
【００２７】
本体部１０３の基端側において、基端側の突出部１０４を接続する固定部１１２は、図３に示すように、第一部材１１２１及び第二部材１１２２を含む。第一部材１１２１及び第二部材１１２２は、何れも、円柱部１１１１の外径とほぼ同じ内径を有する半円部１１２３と、半円部１１２３の一端に設けられ、径方向に延出するプレート部１１２４と、半円部１１２３の他端に設けられ第一部材１１２１と第二部材１１２２とを回動自在に接続するヒンジ１１２５と、を含む。プレート部１１２４の中央付近には、ボルトなどの固定部材Ｃの軸部を通す貫通孔１１２６が設けられている。第一部材１１２１及び第二部材１１２２を円柱部１１１１の周囲の所定の位置に配置し、各プレート部１１２４を合わせた状態でボルトやナットなどの固定部材Ｃで固定する。所定の位置は、コンクリートの打設深さに基づいて決定することができる。２つの固定部１１２を基端側の突出部１０４を挟み込むように固定することで、本体部１０３の軸方向における、基端側の突出部１０４の移動を規制することができる。なお、基端側の突出部１０４を挟み込む２つの固定部１１２の間隔は、基端側の突出部１０４が回動できるよう、基端側の突出部１０４の厚み（リング部１０４１の厚み）よりも長くすることが好ましい。なお、円柱部１１１１の周方向に環状の溝を形成し、この溝に突出部１０４を設けるようにしてもよい。この場合、突出部１０４は、溝に対して、取り外し自在な構成とする必要がある。
【００２８】
継手部１０５は、型枠の長手方向に延びる全体として凡そＬ字状の部材によって構成され、本体部１０３の円柱部１１１１に対して取り外し自在に接続されている。継手部１０５の基端側には、接続部１１３が設けられている。接続部１１３は、上述した固定部１１２に近い構成とすることができる。すなわち、接続部１１３は、図４に示すように、第一部材１１３１及び第二部材１１３２を含む。第一部材１１３１及び第二部材１１３２は、何れも、円柱部１１１１の外径とほぼ同じ内径を有する半円部１１３３と、半円部１１２３の一端に設けられ径方向に延出するプレート部１１３４と、半円部１１３３の他端に設けられ第一部材１１３１と第二部材１１３２とを回動自在に接続するヒンジ１１３５と、を含む。プレート部１１３４には、ボルトやナットなどの固定部材Ｃの軸部を通す貫通孔１１３６が１カ所設けられている。また、継手部１０５と接続部１１３とは、固定部材Ｃや貫通孔１１３６により接続されることでヒンジ結合されており、継手部１０５は、接続部１１３に対して、固定部材Ｃの軸部を軸として回動自在である。一方で、継手部１０５の基端にも板状の被接続部１０５１が設けられ、プレート部１１３４の貫通孔１１３６に対応する位置に貫通孔１０５２が１カ所設けられている。第一部材１１３１及び第二部材１１３２を円柱部１１１１の周囲の所定の位置に配置し、被接続部１０５１をプレート部１１３４で挟み込み、ボルトやナットなどの固定部材Ｃで固定する。これにより、継手部１０５がバイブレータ１０１に接続される。本実施形態では、継手部１０５の更に基端側に、上述した固定部１１２が更に設けられ、接続部１１３も固定部１１２によって挟み込まれている。これにより、継手部１０５の移動が規制される。
【００２９】
浮き子部１０６は、コンクリートよりも比重が軽く、浮力を有する。本実施形態に係る浮き子部１０６は、球状であるが、ラグビーボール型、円柱型など、形状は特に限定されない。浮き子部１０６には、継手部１０５の先端部分１０５３（折り曲げられた部分）が貫通する貫通孔１０６１が設けられている。そして、浮き子部１０６は、上述した固定部
１１２とほぼ同じ構成を有する２つの止め具１１４によって挟み込まれ、継手部１０５の先端部分１０５３に固定されている。なお、止め具１１４の位置を変えることで、浮き子部１０６の位置も適宜変更することができる。
【００３０】
突出部１０４は、コンクリート締固め時、型枠内での本体部１０３の移動、特に幅方向の移動を抑制する。本実施形態に係る突出部１０４は、図１、図５に示すように、バイブレータ１０１の本体部１０３と接続されるリング部１０４１と、リング部１０４１の中心から径方向に延びる棒状の４本のアーム部１０４２と、各アーム部１０４２の先端に設けられ、型枠と接触した際に衝撃を緩和する球状の緩衝部１０４３とを含む。リング部１０４１は、その内径が本体部１０３の外径よりも僅かに大きく形成されている。本実施形態に係るリング部１０４１は、上述した固定部１１２に近い構成を有しており、第一リング部１０４１ａ及び第二部材１０４２ｂを含む。第一リング部１０４１ａ及び第二リング部１０４１ｂは、何れも、円柱部１１１１の外径とほぼ同じ内径を有する半円部１０４４と、半円部１０４４の一端に設けられ径方向に延出するプレート部１０４５と、半円部１０４４の他端に設けられ第一部材１０４１ａと第二部材１０４１ｂとを回動自在に接続するヒンジ１０４６と、を含む。これにより、本実施形態に係る突出部１０４は、バイブレータ１０１の側面から取り付け自在である。突出部１０４のリング部１０４１は、図６に示すように、切れ目のない環状部材によって構成してもよい。この場合、突出部１０４は、バイブレータ１０１の軸方向（例えば、先端側）から挿入すればよい。
【００３１】
アーム部１０４２は、リング部１０４１の中心から径方向に延びており、本実施形態では４本設けられている。隣接するアーム部１０４２同士は、等間隔で配置されており、本実施形態におけるアーム部１０４２とアーム部１０４２との間に形成される角度は、約９０度である。アーム部１０４２の長さも何れも同じであり、型枠の幅方向の間隔に基づいて設計されている。つまり、アーム部１０４２は、突出部１０４を型枠内に挿入でき、かつ、突出部１０４の幅方向の移動を抑制できる長さとして設計することができる。アーム部１０４２の本数は、図７に示すように３本でもよく、また、５本以上としてもよい。
【００３２】
アーム部１０４２の先端には、型枠と接触した際に衝撃を緩和する球状の緩衝部１０４３が設けられている。本実施形態の球状の緩衝部１０４３は、アーム部１０４２の先端に固定されているが、緩衝部１０４３はアーム部１０４２に対して回動自在に接続されていてもよい。また、緩衝部１０４３は、アーム部１０４２の先端部分を包む筒状部材としてもよい。更に、緩衝部１０４３には、アーム部１０４２の先端にアーム部１０４２の長手方向と直交する回動軸と、この回動軸を中心に回動するローラとを含む構成としてもよい。
【００３３】
なお、上述した実施形態に係るバイブレータ１０１を構成する各部の材質は、特に限定されない。何れも十分な強度を有していればよい。
【００３４】
＜コンクリート締固め用バイブレータによる締固め方法＞
次に上述した実施形態に係るバイブレータ１０１を用いたコンクリートの締固め方法について説明する。以下の説明では、一例として、トンネル覆工工事について説明する。
【００３５】
（トンネルの構成の概要）
図８は、実施形態に係るトンネル覆工の施工断面図を示す。トンネル覆工工事では、まず、地山を掘削して出来た素堀トンネルの掘削面（内壁面）にコンクリートを吹き付ける一次覆工が行われる。その後、一次覆工後のトンネル掘削面をさらにコンクリートで被覆する二次覆工が行われる。この二次覆工では、いわゆるセントルと称される型枠を用いてコンクリートが打設される。図８は、実施形態に係る二次覆工における施工断面図であり、より詳細にはコンクリート水平圧入打設工法のの二次覆工における施工断面図である。
【００３６】
実施形態におけるトンネル１は、断面が半円状である。側壁部は、スプリングライン（トンネルの上半のアーチ部分の円弧の中心を含む水平線）よりも下の領域であり、アーチ部は、スプリングラインよりも上の領域である。アーチ部のうち、特に天端付近の領域を天端部（クラウン部ともいう）という。トンネル１には、作業台としての架台２、作業中の通気を確保するための通気管７、コンクリートが流れる配管５、配管を切り替える配管切替装置８、コンクリートを圧入するポンプ（図示せず）が設置されている。なお、図８では、配管５は、各型枠との接続付近のみ表示している。
【００３７】
トンネル１の内壁面には、二次覆工で用いられる型枠３が設置されている。型枠３は、トンネル１の側方に位置する側壁部の型枠３１、側壁部の型枠３１の上部と接続され、トンネル１のアーチ部に位置する湾曲したアーチ部の型枠３２、アーチ部の型枠３２の上部に接続され、トンネル１の天井に位置する天端部（一般的に、クラウン部ともいう）の型枠３３によって構成されている。
【００３８】
側壁部の型枠３１の下部には、コンクリートを圧入する側壁部の圧入孔４１が設けられている。側壁部の圧入孔４１には、油圧式のバルブが設けられ、配管５が接続自在である。側壁部の圧入孔４１に配管５が接続され、油圧式のバルブが開状態となると、側壁部の型枠３１内にコンクリートが圧入される。側壁部の圧入孔４１からは、側壁部だけでなく、アーチ部の下部のコンクリートの圧入が可能である。また、側壁部の圧入孔４１よりも高い位置には、側壁部の圧入孔４１から圧入されたコンクリートを締固め、側壁部の圧入孔４１周辺のコンクリートの色むらの発生を抑制するバイブレータ挿入孔６１が設けられている。バイブレータ挿入孔６１よりも高い位置（実施形態では、アーチ部の最下部）には、コンクリートを締固めたり、コンクリートの打設状況を観察する検査窓６２が設けられている。バイブレータ挿入孔６１と検査窓６２には、開閉自在な蓋が設けられており、締固め時や観察時では、開状態となり、それ以外では閉状態となる。バイブレータ挿入孔６１や検査窓６２には、上述したバイブレータ１０１や、既存の棒状のバイブレータＢ１を挿入可能である。バイブレータ挿入孔６１は、バイブレータ１０１の本体部１０３の径よりも大きく形成され、突出部１０４を取り外した状態であれば、実施形態に係るバイブレータ１０１を挿入自在である。また、検査窓６２は、例えば５５ｃｍ×４５ｃｍ程度の矩形状であり、コンクリートを締固めたり、コンクリートの打設状況を観察できるようになっている。検査窓６２からは、継手部１０５及び浮き子部１０６を取り外した実施形態に係るバイブレータ１０１であれば、挿入自在である。換言すると、突出部１０４が接続された実施形態に係るバイブレータ１０１は、そのまま挿入自在である。実施形態では、バイブレータ挿入孔６１と検査窓６２を別構成としたが、兼用の窓部を設けてもよい。他の型枠に設けられるバイブレータの挿入孔６１と検査窓６２についても同様である。側壁部の圧入孔４１からの圧入高さは、地盤面を基準として例えば２ｍ５０ｃｍ以上とすることができる。なお、側壁部の圧入孔４１からのコンクリートの圧入のみでは充填が困難な場合、側壁部の型枠３１の上部に、側壁部の第二圧入孔を設けてもよい。
【００３９】
アーチ部の下部であって、検査窓６２よりも高い位置には、アーチ部の第一圧入孔４２が設けられている。このアーチ部の第一圧入孔４２は、側壁部の圧入孔４１からのコンクリートの圧入では充填し難い、アーチ部の下部にコンクリートを圧入するためのものである。アーチ部の第一圧入孔４２よりも高い位置には、アーチ部の第一圧入孔４２から圧入されたコンクリートを締固め、第一圧入孔４２周辺のコンクリートの色むらの発生を抑制するバイブレータ挿入孔６１が設けられている。更にバイブレータ挿入孔６１よりも高い位置に、コンクリートを締固めたり、コンクリートの打設状況を観察する検査窓６２が設けられている。検査窓よりも高い位置には、コンクリートを圧入するアーチ部の第二圧入孔４３が設けられている。アーチ部の第二圧入孔４３にも、油圧式のバルブが設けられ、配管５が接続自在であり、アーチ部の第二圧入孔４３を介してアーチ部の型枠３２内にコ
ンクリートが圧入される。アーチ部の第二圧入孔４３からは、アーチ部だけでなく、天端部の一部のコンクリートの圧入が可能である。アーチ部の第一圧入孔からの圧入高さは、側壁部の型枠３１の上端を基準として例えば２ｍ５０ｃｍ以上とすることができる。この場合、アーチ部の第二圧入孔４３は、アーチ部の第一圧入孔４２から圧入した高さ位置から３０ｃｍ下方に設けることができる。
【００４０】
天端部の型枠３３の上部には、コンクリートを圧入する天端部の圧入孔４４が予備を含めて２か所設けられている。天端部の圧入孔４４にも、油圧式のバルブが設けられ、配管５が接続自在であり、天端部の圧入孔４４を介して天端部の型枠３３内にコンクリートが圧入される。天端部の圧入孔４４は、既存のものを利用することができ、また天端部の圧入孔４４からの打設は、既存の方法を利用することができる。また、天端部の圧入孔４４の近傍には、アーチ部の第二圧入孔４３から圧入されたコンクリートを締固めると同時にコンクリートの打設状況を観察する検査窓６２が設けられている。なお、天端部の検査窓６２には、バイブレータ挿入孔６１が設けられている。また、天端部の型枠３３には、土圧計１００が５か所設置してあり、コンクリートの充填状況及び型枠の強度が管理される。
【００４１】
ここで、図９は、実施形態における、配管の配置の平面図を示す。また、図１０は、実施形態における、配管の配置の断面図を示す。図９、図１０に示すように、実施形態では、配管切替装置８として、上流側に設けられ、コンクリートの圧入先を４つに切替自在な配管切替装置４Ｐと、配管切替装置４Ｐよりも下流側に設けられ、コンクリートの圧入先を３つに切替自在な配管切替装置３Ｐが設けられている。配管切替装置４Ｐは、トンネル１の長手方向における圧入先を切り替える。配管切替装置３Ｐは、配管切替装置４Ｐによって切り替えられた圧入先を、更にトンネル１の高さ方向において切り替える。なお、実施形態では、配管切替装置３Ｐに接続された３つの配管５が、側壁部の圧入孔４１、アーチ部の第一圧入孔４２、アーチ部の第二圧入孔４３の夫々に接続されている。なお、天端部の圧入孔４４には、ポンプ（図示せず）に直接接続された配管５が接続されている。配管５は、直線状の配管とＬ字状の配管を適宜組み合わせることで構成されている。ここで、図１１は、配管の固定状態の断面図を示し、図１２は、配管の固定状態の正面図を示す。図１１、図１２に示すように、実施形態では、配管５は、側壁部の型枠３１などにワイヤを用いて固定されている。なお、配管５は、例えば二重管構造として、長さを調節できるようにしてもよい。また、配管５は、蛇腹状の管を用いて、折り曲げ自在としてもよい。配管切替装置８の切替数や配管５の組み合わせは、トンネル１の形状や径に応じて適宜変更することができる。
【００４２】
（トンネル覆工工法）
次に、上述したトンネル覆工の施工工法について説明する。図１３は、トンネル覆工の施工フローを示す。掘削工程（Ｓ０１）では、地山が掘削される。次に、コンクリート吹付工程（Ｓ０２）では、地山を掘削して出来た素堀トンネルの掘削面（内壁面）にコンクリートが吹き付けられる。コンクリート吹付工程は、一次覆工である。一次覆工が終了すると、Ｓ０３からＳ０８からなる二次覆工に進む。
【００４３】
二次覆工では、まず、型枠組立工程（Ｓ０３）において、型枠３が組み立てられる。型枠組立工程では、型枠３の組立の他、配管５の接続も合わせて行われる。次にバイブレータ設置工程（Ｓ０４）において、バイブレータ１０１が設置される。天端側面部の検査窓６２から上述した実施形態に係るバイブレータ１０１を挿入する場合、突出部１０４が接続された実施形態に係るバイブレータ１０１が挿入される。そして、作業者がトンネルの妻部から型枠内に侵入し、挿入されたバイブレータ１０１に対して継手部１０５及び浮き子部１０６を接続する。以上により、バイブレータの設置が完了する。既存の棒状のバイブレータを用いる場合や検査窓６２から突出部１０４のみが接続されたバイブレータ１０
１を用いる場合には、これらのバイブレータは、コンクリート打設工程の開始後に挿入してもよい。
【００４４】
次に、コンクリート打設工程（Ｓ０５）では、コンクリートが打設される。コンクリート打設工程の詳細については、後述する。コンクリートの打設が完了すると、バイブレータ撤去工程（Ｓ０６）に進み、上述した実施形態に係るバイブレータ１０１又は既存の棒状のバイブレータが撤去される。実施形態に係るバイブレータ１０１の撤去は、作業者が、天端側面部の検査窓６２を通じてバイブレータ１０１と突出部１０４及び継手部１０５を分離し、これらを天端側面部の検査窓６２から取り出す。その後コンクリートの養生が完了すると、型枠解体工程（Ｓ０７）へ進み、型枠解体工程では型枠が解体される。次に、コンクリート養生工程（Ｓ０８）に進み、コンクリートが一定期間養生される。コンクリートの養生は、天端部の型枠３３に軽量の骨組みを懸架し、骨組みをシートで密閉して移動式のパラソルを形成し、パラソル内にミストを充満させることで行うことができる。また、コンクリートの養生は、トンネル貫通後の通風による乾燥収縮ひび割れを抑制するため、トンネル中央部にトンネル内を隔壁するバルーンを設置して、トンネル１内の湿度を保つようにしてもよい。以上の工程をトンネル１の長手方向において、順次繰り返し行うことで、トンネル１が形成される。
【００４５】
（コンクリート打設工程の詳細）
コンクリートを打設するに際しては、まず、バイブレータ１０１の設置工程が行われる。すなわち、天端側面部の検査窓６２から、適宜、実施形態に係るバイブレータ１０１が側壁部に挿入され、側壁部の検査窓６２から既存の棒状のバイブレータが挿入される。バイブレータ１０１又は既存の棒状のバイブレータの設置が完了すると、コンクリートの打設が開始される。具体的には、まず、側壁部の圧入孔４１を介して側壁部の型枠３１内にコンクリートが圧入される。図１４は、実施形態における、側壁部の打設状況の断面図を示す。図１５は、実施形態における、側壁部の打設状況の側面図を示す。また、図１６は、実施形態における、側壁部からアーチ部の下部の打設状況の断面図を示す。側壁部の圧入孔４１からコンクリートが連続して圧入されることで、側壁部の型枠３１内のコンクリートの充填が下部から上部に向けて進む。側壁部の圧入孔４１からコンクリートを圧入する際は、側壁部の型枠３１内に圧入されたコンクリートが側壁部の検査窓６２に達するまで、天端側面部の検査窓６２から挿入した実施形態に係るバイブレータ１０１及び側壁部の検査窓６２から挿入した既存の棒状のバイブレータＢ１によって、側壁部の圧入孔４１付近から側壁部の検査窓６２付近までのコンクリートが締固められる。実施形態に係るバイブレータ１０１の巻き取りは、ゼンマイ式リール１０７によってもよく、人力で行ってもよい。なお、図１４、図１５は、実施形態に係るバイブレータ１０１と既存の棒状のバイブレータＢ１の稼働状況を示す。図１４、図１５に示すように、継手部１０５と浮き子部１０６により、型枠の長手方向のへの本体部１０３の移動が抑制される。また、これにより、例えば２人で３台のバイブレータを操作することができ、省力化により苦渋作業が軽減される。
【００４６】
コンクリートが側壁部の検査窓６２まで達したら、実施形態に係るバイブレータ１０１は継続運転され、既存の棒状のバイブレータＢ１が検査窓６２から取り出され、この検査窓６２が閉状態とされ、引き続き側壁部の圧入孔４１からコンクリートが圧入される。コンクリートの圧入に際しては、必要に応じてバイブレータの設置工程が行われる。コンクリートがアーチ部の第一圧入孔４２付近まで達すると、配管切替装置３Ｐが切り替えられ、次に、アーチ部の第一圧入孔４２からコンクリートが圧入される。この時点で、側壁部のバイブレータ挿入孔６１に挿入した棒状のバイブレータＢ１により、側壁部の圧入孔４１周辺の締固めが行われる。コンクリートの打設時間は、２時間以内とすることが好ましい。側壁部の圧入孔４１付近の色むらが無ければ、側壁部のバイブレータ挿入孔６１による締固めは省略してもよい。
【００４７】
次に、アーチ部のコンクリートが打設される。具体的には、図１７に示すように、アーチ部の第一圧入孔４２からコンクリートが再度圧入され、アーチ部の型枠３２内にコンクリートが充填される。アーチ部の第一圧入孔４２からコンクリートが連続して圧入されることで、アーチ部の型枠３２内のコンクリートの充填が下部から上部に向けて進む。アーチ部の第一圧入孔４２からコンクリートを圧入する際は、アーチ部の型枠３２内に圧入されたコンクリートがアーチ部の検査窓６２に達するまで、天端側面部の検査窓６２から挿入した実施形態に係るバイブレータ１０１又は既存の棒状のバイブレータＢ１によって、アーチ部の第一圧入孔４２付近からアーチ部の検査窓６２付近までのコンクリートが締固められる。
【００４８】
コンクリートがアーチ部の検査窓６２まで達したら、実施形態に係るバイブレータ１０１は継続運転され、既存の棒状のバイブレータＢ１が検査窓６２が取り出され、この検査窓６２が閉状態とされる。更に、コンクリートがアーチ部の第一圧入孔４２から圧入される。コンクリートがアーチ部の第二圧入孔４３付近まで達すると、配管切替装置３Ｐが切り替えられ、コンクリートがアーチ部の第二圧入孔４３から圧入される。アーチ部の第二圧入孔４３は、アーチ部の型枠３２の上端から３０ｃｍ下方に設けられており、アーチ部の第二圧入孔４３からのコンクリートの圧入は、コンクリートが天端部の側面側に位置する天端側面部の検査窓６２（図１８参照）に達するまで行われる。この時点で、実施形態に係るバイブレータ１０１は取り出される。アーチ部のバイブレータ挿入孔６１より挿入した既存の棒状のバイブレータＢ１により、アーチ部の第一圧入孔４２周辺の締固めが行われる。アーチ部の第一圧入孔４２付近の色むらが無ければ、アーチ部のバイブレータ挿入孔６１による締固めは省略してもよい。
【００４９】
次に、天端部のコンクリートが打設される。図１８は実施形態における、天端部の打設状況の平面図を示す。図１９は、実施形態における、天端部の打設状況の断面図を示す。また、図２０は、実施形態における、天端部の検査窓までの打設状況を示す。図２０（ａ）は、天端部の検査窓までの打設状況の斜視図であり、図２０（ｂ）は、天端部の検査窓６２までの打設状況の断面図を示す。アーチ部の第二圧入孔４３からコンクリートが再度圧入され、天端部の型枠３３内のコンクリートの充填が下部から上部に向けて進む。アーチ部の第二圧入孔４３からコンクリートを圧入する際は、天端部の型枠３３内に圧入されたコンクリートが天端部の圧入孔４４及び天端部の検査窓６２に達するまで、天端部の検査窓６２から挿入した既存の棒状のバイブレータＢ１によって、コンクリートが締固められる。具体的には、天端部の検査窓６２が開状態とされ、この検査窓６２から既存の棒状のバイブレータＢ１によってコンクリートの締固めが行われる。以下、天端部の検査窓までの層を下層ともいう。
【００５０】
次に、既存の棒状のバイブレータＢ１が天端部の検査窓６２が取り出され、この検査窓６２が閉状態とされる。更に、アーチ部の第二圧入孔４３からコンクリートが圧入される。図２１は、実施形態における、天端部の検査窓６２から所定高さまでの打設状況を示す。図２１（ａ）は天端部の検査窓から所定高さまでの打設状況の斜視図であり、図２１（ｂ）は、天端部の検査窓から所定高さまでの打設状況の断面図を示す。実施形態では、アーチ部の第二圧入孔４３からコンクリートを圧入することで、更に天端部の検査窓６２から２０ｃｍまでコンクリートが打設される。以下、天端部の検査窓６２から所定の高さ（２０ｃｍ）までの層を中層ともいう。また、中層よりも上の層は、上層という。その際、図２２に示すように、天端部のバイブレータ挿入孔６１から既存の棒状のバイブレータＢ１が挿入され、中層に打設されたコンクリートの締固めが行われる。なお、トンネル１の妻部には、天端部の頂点付近の天端部の型枠３３を下げ、打設状況を確認するための開口部を設けるとよい。図２３は、実施形態における、トンネルの妻部の開口部６６を示す。図２３に示すように、トンネルの妻部に開口部３３を設けることで、打設状況の確認が可
能となる。開口部３３には、着脱自在の蓋（妻板）、又は開閉自在な蓋（妻板）が設けられており、中層のコンクリートの打設完了後、開口部６６は閉状態となる。また、アーチ部の第二打設孔４３のバルブが閉められ、アーチ部のバイブレータ挿入孔６１から挿入した既存の棒状のバイブレータＢ１によりアーチ部の第二打設孔４３周辺が締固められる。
【００５１】
次に、配管切替装置４Ｐが切り替えられ、天端部の圧入孔４４からコンクリートが圧入される。図２４は、実施形態における、天端部の上層の打設状況を示す。図２４（ａ）は天端部の上層の打設状況の斜視図であり、図２４（ｂ）は、天端部の上層の打設状況の断面図を示す。実施形態では、天端部の圧入孔４４からコンクリートを圧入して、天端部の上層のみ（検査窓から２０ｃｍの高さよりも更に高い領域）コンクリートが打設される。その際、図２４（ａ）に示すように、天端部のバイブレータ挿入孔６１から挿入されている既存の棒状のバイブレータＢ１により、天端部の上層に打設されたコンクリートの締固めが行われる。なお、天端部の圧入孔４４からの充填圧が限界値（例えば、１２０ｋＰａ）を超える場合、予備の圧入孔４４からコンクリートの打設を行えばよい。充填圧は、天端部の型枠３３に設置した土圧計で測定することができる。
【００５２】
次に、既存の引き抜きバイブレータＢ２による締固めが行われる。図２５は、引き抜きバイブレータ用の挿入孔６５の配置断面図を示す。実施形態では、下層と中層の境界部分に２か所、中層と上層の境界部分に２か所、引き抜きバイブレータ用の挿入孔６５が設けられている。既存の引き抜きバイブレータＢ２は、予め型枠内に挿入されており、コンクリートの打設完了後、引き抜きながら締固めが行われる。引き抜きは、引き抜きバイブレータＢ２の基端に接続された巻き取りリール（図示せず）が引き抜きバイブレータＢ２を巻き取ることで実現される。
【００５３】
（効果）
以上説明した実施形態に係るバイブレータによれば、本体部１０３に突出部１０４が設けられることで、本体部１０３の型枠内での移動、特に型枠の幅方向への移動が抑制される。また、単位水量の少ないコンクリートを締め固める場合、従来の浮きバイブレータでは、移動を抑制する上では、更なるウェイトの追加が必要であった。これに対し、実施形態に係るバイブレータ１０１では、突出部１０４により本体部１０３の移動を抑制できるため、単位水量の少ないコンクリートを締め固める場合でも、従来の浮きバイブレータのようなウェイトを設ける必要はない。そのため、単位水量の少ないコンクリートの締固めも容易に行うことができる。また、突出部１０４が二か所に設けられていることから、突出部１０４を一カ所設ける場合よりも、効果的に移動を抑制することができる。また、突出部１０４は、本体部１０３に対して取り外し自在に接続されていることから、利便性にも優れている。また、突出部１０４は、本体部１０３を軸として回動自在であり、突出部１０４が型枠に接触した際の衝撃を緩和することができる。また、継手部１０５と、浮き子部１０６とを備える場合、型枠の長手方向への、本体部１０３の移動を抑制することができる。
【００５４】
＜実施形態の変形例＞
実施形態では、側壁部及、アーチ部、天端部のコンクリート打設を圧入により行った。但し、側壁部、アーチ部、天端部のコンクリート打設のうち少なくとも何れか一部は、従来の標準工法に従って、自然流下で打設するようにしてもよい。また、実施形態に係るバイブレータ１０１は、トンネル覆工以外のコンクリートの締固めにも適宜用いることができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係るコンクリート締固め用バイブレータ及びコンクリート締固め方法はこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・トンネル
２・・・架台
３・・・型枠
５・・・配管
３１・・・側壁部の型枠
３２・・・アーチ部の型枠
３３・・・天端部の型枠
４１、４２、４３、４４・・・圧入孔
６１・・・バイブレータ挿入孔
６２・・・検査窓
１０１・・・バイブレータ
１０２・・・ケーブル
１０３・・・本体部
１０４・・・突出部
１０５・・・継手部
１０６・・・浮き子部
１０７・・・ゼンマイ式リール
【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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