(57)【要約】【課題】コンクリートの充填性、密実性を確保してアーチ部（天端部）を好適に施工することを可能にするトンネルの覆工方法を提供する。【解決手段】普通コンクリート２を打ち込んで左右一対の側壁部３、４を構築するとともに、型枠１表面側に圧力センサー１３を、地山Ｇ側に充填検知センサー１２をそれぞれ配置しつつ、流動性コンクリート５を打ち込んで一対の側壁部３、４に繋がるアーチ部６を構築するようにした。また、アーチ部６の天端部７にエア抜き孔１１を設けるとともに、アーチ部６の天端部７と両端部６ａ、６ｂの間に吹上げ口９、１０、（８）を設け、これら吹上げ口９、１０、（８）から流動性コンクリート５を打ち込むようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
普通コンクリートを打ち込んで左右一対の側壁部を構築するとともに、型枠表面側に圧力センサーを、地山側に充填検知センサーをそれぞれ配置しつつ、流動性コンクリートを打ち込んで前記一対の側壁部に繋がるアーチ部を構築するようにしたことを特徴とするトンネルの覆工方法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネルの覆工方法において、
前記充填検知センサーが、振動応答特性の違いから空気、水、前記流動性コンクリートを判別して前記流動性コンクリートの充填性を検知するセンサーであることを特徴とするトンネルの覆工方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のトンネルの覆工方法において、
前記アーチ部の天端部にエア抜き孔を設けるとともに、前記アーチ部の天端部と両端部の間に吹上げ口を設け、前記吹上げ口から前記流動性コンクリートを打ち込むようにしたことを特徴とするトンネルの覆工方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のトンネルの覆工方法において、
硬化後の強度及び弾性係数が前記普通コンクリートと同等の前記流動性コンクリートを用いることを特徴とするトンネルの覆工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高流動コンクリートや中流動コンクリート等の新たな配合の流動性コンクリートが開発され利用されている（非特許文献１、非特許文献２参照）。そして、このような流動性コンクリートをトンネルの覆工に採用する試みが、特殊な施工条件の現場で行われ成果を上げている。
【０００３】
一方、トンネルの覆工で施工性・品質が問題となるのは、コンクリートの締固め作業が困難でコンクリートの充填性の確保が困難なアーチ部の天端部である。そして、従来、型枠表面に圧力センサーを取り付け、充填圧力を計測することによってコンクリートの打ち込み充填管理を行い、この天端部のコンクリートの充填性を確保するようにしている（非特許文献３、特許文献１参照）。
【０００４】
また、空気、水、コンクリートの振動応答特性を利用し、これら空気、水、コンクリートの接触物を区別するセンサーを備えたコンクリート充填検知システムを用いて、コンクリートの充填性を判別する方法も提案、実用化されている（非特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０１６１６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】社団法人土木学会、２００７年制定コンクリート標準示方書  施工編、ｐ．２８８〜３００
【非特許文献２】東中西日本高速道路株式会社、トンネル施工管理要領  中流動覆工コンクリート編、平成２０年８月
【非特許文献３】社団法人日本トンネル技術協会、第５５回施工体験発表会（都市）  −山岳方式も含めた環境対策事例−、水圧１．１ＭＰａに耐えるウォータータイトトンネル、平成１６年１１月、ｐ．５７〜６４
【非特許文献４】社団法人土木学会、第５９回年次学術講演回、コンクリートの充填検知システムの現場適用、平成１６年９月、ｐ．３０３〜３０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、流動性コンクリートは普通コンクリートに対し、例えば１０００円〜２０００円／ｍ３のコスト増になるため、現状では一般のトンネル覆工に採用できていない。
【０００８】
また、型枠表面に取り付けた圧力センサーのみで天端部の充填性を確認する方法（アーチ部のコンクリート打ち込み充填管理を行う方法）では、天端部に空洞があっても充填圧力が上がってしまう場合があるという問題があった。
【０００９】
一方、接触物の振動応答特性を利用したセンサーを用いて充填性を確認する方法では、空気、水、コンクリートを区別して充填性を確認できる反面、圧力等が判別できないため、コンクリートの充填の程度、すなわち、コンクリートの密実性を判断することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、コンクリートの充填性、密実性を確保してアーチ部（天端部）を好適に施工することを可能にするトンネルの覆工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】
【００１１】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１２】
本発明のトンネルの覆工方法は、普通コンクリートを打ち込んで左右一対の側壁部を構築するとともに、型枠表面側に圧力センサーを、地山側に充填検知センサーをそれぞれ配置しつつ、流動性コンクリートを打ち込んで前記一対の側壁部に繋がるアーチ部を構築するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
この発明においては、覆工のアーチ部に流動性コンクリートを用いることで、コンクリートの締固め作業が困難な天端部のコンクリート充填性を確保することが可能になる。また、圧力センサーだけでなく、充填検知センサーを併用することによって、コンクリートの充填性を確保することが可能になるとともに、コンクリートの密実性を確保することも可能になる。さらに、アーチ部にのみ流動性コンクリートを用いることで、従来のように覆工全体に流動性コンクリートを用いる場合と比較し、コストを低減することが可能になる。
【００１４】
また、本発明のトンネルの覆工方法においては、前記充填検知センサーが、振動応答特性の違いから空気、水、前記流動性コンクリートを判別して前記流動性コンクリートの充填性を検知するセンサーであることが望ましい。
【００１５】
この発明においては、充填検知センサーによって空気、水、流動性コンクリートを判別しながらアーチ部にコンクリートを打ち込むことが可能になるため、アーチ部（天端部）のコンクリートの充填性及び密実性を確保して、覆工を構築することが可能になる。
【００１６】
さらに、本発明のトンネルの覆工方法においては、前記アーチ部の天端部にエア抜き孔を設けるとともに、前記アーチ部の天端部と両端部の間に吹上げ口を設け、前記吹上げ口から前記流動性コンクリートを打ち込むようにしたことを特徴とすることがより望ましい。
【００１７】
この発明においては、流動性コンクリートはフレッシュ状態の経時変化が大きく、短時間で打ち込む必要があるが、天端部とアーチ部の両端部の間に設けた吹上げ口から流動性コンクリートを打ち込むようにしたことで、「肩部の配管の取り外し、検査窓閉塞の段取り変え時間」を不要にすることができ、アーチ部の覆工施工時間の短縮を図ることが可能になる。また、これら吹上げ口から流動性コンクリートを打ち込むことにより、型枠表面に沿った流動性コンクリートの斜め落下を低減することができ、材料分離とエアの巻き込みを抑制することが可能になる。
【００１８】
さらに、流動性コンクリートの打ち込み時に、エア、ブリーディング水等をエア抜き孔から排出させ、これらエア、ブリーディング水等の排出が完了して流動性コンクリートがエア抜き孔から落下してきたことを確認することにより、充填性を確保することが可能になる。また、流動性コンクリートが落下してきた段階でエア抜き孔を閉塞させることにより、打ち込んだ流動性コンクリートの圧力を保持し、密実性を確保することが可能になる。
【００１９】
また、本発明のトンネルの覆工方法においては、硬化後の強度及び弾性係数が前記普通コンクリートと同等の前記流動性コンクリートを用いることがさらに望ましい。
【００２０】
この発明においては、硬化後の強度及び弾性係数が普通コンクリートと同等の流動性コンクリートを用いることで、施工後に偏変形や応力集中などが生じることのない覆工を構築することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のトンネルの覆工方法においては、覆工のアーチ部に流動性コンクリートを用い、さらに、圧力センサーと充填検知センサーを併用することにより、コンクリートの締固め作業が困難な天端部のコンクリート充填性を確保し、且つコンクリートの密実性を確保することが可能になる。これにより、従来のように覆工全体に流動性コンクリートを用いる場合と比較し、コストを低減しつつ施工性、品質を向上させて、好適にトンネルの覆工を構築することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネルの覆工方法を示す図（トンネルの縦断面を示す図）である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図３】図２のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、トンネルの横断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係るトンネルの覆工方法について説明する。
【００２４】
本実施形態のトンネルの覆工方法では、図１に示すように、地山Ｇの掘削面Ｇ１との間に隙間をあけて型枠１を設置し、スパン毎に普通コンクリート２を打ち込んで左右一対の側壁部３、４を構築し、高流動コンクリートや中流動コンクリート等の流動性コンクリート５を打ち込んで一対の側壁部３、４に繋がるアーチ部６を構築する。
【００２５】
また、本実施形態では、硬化後の強度及び弾性係数が側壁部３、４の普通コンクリート２と同等の流動性コンクリート５を用いる。これにより、偏変形や応力集中などが生じることのない覆工Ｔ１が構築される。
【００２６】
また、本実施形態のアーチ部６は、トンネル軸線Ｏ１を中心とした周方向の９０度範囲に形成されている。そして、このアーチ部６に流動性コンクリート５を打ち込む際には、予め型枠１に、トンネル軸線Ｏ１を通る上下方向のトンネル中心線Ｏ２上に（天端部７）に配置した天端吹上げ口（吹上げ口８）と、アーチ部６の両端部６ａ、６ｂ側（アーチ部６の天端部７と両端部６ａ、６ｂの間）に配置した吹上げ口９、１０とを設けておく。また、本実施形態では、アーチ部６の両端部６ａ、６ｂ側にそれぞれ配置される吹上げ口９、１０をトンネル中心線Ｏ２を中心とした左右６０度方向に配設する。さらに、これら吹上げ口８、９、１０は、図２及び図３に示すように、トンネル軸線Ｏ１方向に所定の間隔をあけて複数並設される。また、型枠１には、アーチ部６の天端部７に伸縮エア抜き孔（エア抜き孔１１）を設けておく。
【００２７】
一方、本実施形態のトンネルの覆工方法では、図１から図３に示すように、アーチ部６に充填検知センサー１２と圧力センサー１３を設置し、これらセンサー１２、１３によってアーチ部６（天端部７）のコンクリート打ち込み充填管理を行う。そして、本実施形態の充填検知センサー１２は、振動応答特性の違いから空気、水、流動性コンクリート５を判別して流動性コンクリート５の充填性を検知するセンサーである。すなわち、この充填検知センサー１２に接触しているものが空気である場合には、１１０００Ｈｚ程度でピークが現れる波形（周波数と出力電圧の関係）が得られ、水である場合には、７０００Ｈｚ程度でピークが現れる波形が得られ、コンクリート５である場合には、ピークが不明瞭な平滑な波形が得られる。このため、充填検知センサー１２で得られる波形を順次確認しながら流動性コンクリート５を打ち込むことにより、流動性コンクリート５の充填の確認（充填性管理）が行える。そして、本実施形態では、充填検知センサー１２を充填不良が発生しやすい天端部７の地山Ｇ側に設置するとともに、トンネル軸線Ｏ１方向既設覆工Ｔ２側とスパン中央と褄側の３箇所に設置する。
【００２８】
また、本実施形態では、型枠表面の９箇所に圧力センサー１３を設置する。このとき、圧力センサー１３は、天端部７とトンネル中心線Ｏ２を中心とした左右６０度方向に設置するとともに、トンネル軸線Ｏ１方向既設覆工Ｔ２側とスパン中央と褄側に設置する。
【００２９】
そして、型枠バイブレーターで締め固めを行いつつ、トンネル軸線Ｏ１中心の６０度方向に設けられた吹上げ口９、１０と天端部７に設けられた天端吹上げ口８から、アーチ部６に流動性コンクリート５を圧入して打ち込む。ここで、流動性コンクリート５はフレッシュ状態の経時変化が大きく、短時間で打ち込む必要があるが、このように６０度方向の吹上げ口９、１０を採用することで、スパン毎に覆工Ｔ１を構築してゆく際、「肩部の配管の取り外し、検査窓閉塞の段取り変え時間」が不要になり、アーチ部６の覆工施工時間の短縮が図れる。さらに、６０度方向の吹上げ口９、１０から流動性コンクリート５を打ち込むことによって、型枠１表面に沿った流動性コンクリート５の斜め落下が低減し、材料分離とエアの巻き込みが抑制されることになる。
【００３０】
そして、流動性コンクリート５は打ち込み時に液体的に振舞うので圧力を保ち、充填後の高さを維持することが重要になるが、本実施形態のアーチ部６（天端部７）のコンクリート打ち込み充填管理では、充填検知センサー１２によって天端部７まで流動性コンクリート５が充填されているか否かを確認し、圧力センサー１３によって例えば０．０１〜０．０５Ｎ／ｍｍ２以下を目標として設定した圧力で密実に流動性コンクリート５が充填されているか否かを確認する。このように充填検知センサー１２と圧力センサー１３を併用して流動性コンクリート５の充填性、密実性を判断する。
【００３１】
また、アーチ部６に流動性コンクリート５を圧入して打ち込む際には、流動性コンクリート５の密実な充填を維持しながら確実にエアを抜き取ってゆくことが重要になる。これに対し、本実施形態のトンネルの覆工方法では、流動性コンクリート５の打ち込み時に、エア、ブリーディング水等を伸縮エア抜き孔１１から排出させる。そして、エア、ブリーディング水等の排出が完了し、流動性コンクリート５が伸縮エア抜き孔１１から落下してきたことを確認した段階で、伸縮エア抜き孔１１を閉塞する。この伸縮エア抜き孔１１は、頭部が平らで型枠１表面と同様な形状となっており、エア抜き完了後は型枠１内に収納する。これにより、コンクリート圧力を保持し、密実に充填した状態で流動性コンクリート５を保持することが可能になる。
【００３２】
また、トンネル軸線Ｏ１中心の９０度位置の確認、すなわち、左右一対の側壁部３、４に繋がるアーチ部６の両端部６ａ、６ｂ側の確認は、型枠検査窓１５で行う。このとき、流動性コンクリート５の天端打ち込み量が９０度以上となるよう３０ｃｍ〜０ｃｍ下で切替し、打ち重ね位置を記録する。
【００３３】
さらに、側壁部３、４の普通コンクリート２とアーチ部６の流動性コンクリート５を打ち重ねる際には、棒状バイブレーターを使用し、この棒状バイブレーターを下層の普通コンクリート２に１０ｃｍ以上挿入して締め固め、側壁部３、４の普通コンクリート２とアーチ部６の流動性コンクリート５を一体化させる。
【００３４】
このように流動性コンクリート５を真に必要な範囲に使用して覆工Ｔ１を構築することにより、品質の向上と経済性を両立することができる。また、側壁部３、４に普通コンクリート２を使用することで、側圧が過大になることがなく、型枠１の補強も不要になる。そして、上記のようにコンクリート充填管理を行うことで、充填圧力によって硬化後のコンクリート強度を確保して覆工Ｔ１を構築することができ、施工管理上有効な充填管理となる。
【００３５】
したがって、本実施形態のトンネルの覆工方法においては、覆工Ｔ１のアーチ部６に流動性コンクリート５を用いることで、コンクリートの締固め作業が困難な天端部７のコンクリート充填性を確保することが可能になる。また、圧力センサー１３だけでなく、充填検知センサー１２を併用することによって、コンクリート５の充填性を確保することが可能になるとともに、コンクリート５の密実性を確保することも可能になる。さらに、アーチ部６にのみ流動性コンクリート５を用いることで、従来のように覆工全体に流動性コンクリート５を用いる場合と比較し、コストを低減することが可能になる。これにより、従来と比較し、コストを低減しつつ施工性、品質を向上させて、好適にトンネルの覆工Ｔ１を構築することが可能になる。
【００３６】
また、充填検知センサー１２によって空気、水、流動性コンクリート５を判別しながらアーチ部６にコンクリート５を打ち込むことが可能になるため、アーチ部６（天端部７）のコンクリート５の充填性及び密実性を確保して、覆工Ｔ１を構築することが可能になる。
【００３７】
さらに、天端部７とアーチ部６の両端部６ａ、６ｂの間に設けた吹上げ口９、１０（８）から流動性コンクリート５を打ち込むようにしたことで、「肩部の配管の取り外し、検査窓閉塞の段取り変え時間」を不要にすることができ、アーチ部６の覆工施工時間の短縮を図ることが可能になる。また、これら吹上げ口９、１０（８）から流動性コンクリート５を打ち込むことにより、型枠１表面に沿った流動性コンクリート５の斜め落下を低減することができ、材料分離とエアの巻き込みを抑制することが可能になる。
【００３８】
さらに、流動性コンクリート５の打ち込み時に、エア、ブリーディング水等をエア抜き孔１１から排出させ、これらエア、ブリーディング水等の排出が完了して流動性コンクリート５がエア抜き孔１１から落下してきたことを確認することにより、充填性を確保することが可能になる。また、流動性コンクリート５が落下してきた段階でエア抜き孔１１を閉塞させることにより、打ち込んだ流動性コンクリート５の圧力を保持し、密実性を確保することが可能になる。
【００３９】
また、硬化後の強度及び弾性係数が普通コンクリート２と同等の流動性コンクリート５を用いることで、施工後に偏変形や応力集中などが生じることのない覆工Ｔ１を構築することが可能になる。
【００４０】
以上、本発明に係るトンネルの覆工方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１      型枠
２      普通コンクリート
３      側壁部
４      側壁部
５      流動性コンクリート
６      アーチ部
６ａ    端部
６ｂ    端部
７      天端部
８      天端吹上げ口（吹上げ口）
９      吹上げ口
１０    吹上げ口
１１    エア抜き孔
１２    充填検知センサー
１３    圧力センサー
１５    型枠検査窓
Ｇ      地山
Ｇ１    掘削面
Ｏ１    トンネル軸線
Ｏ２    トンネル中心線
Ｔ１    覆工
Ｔ２    既設覆工
【図１】
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【図２】
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【図３】
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